Нанотехнологии в войне - Nanotechnology in warfare

Основная статья: Нанотехнологии
Одностенный Углеродная нанотрубка, состоящий из листа графита, свернутого в цилиндрическую форму.

Нанотехнологии в войне это филиал нанонаука в котором молекулярные системы проектируются, производятся и создаются, чтобы соответствовать наноразмер (1-100 нм).[1] Применение таких технологий, особенно в области войны и обороны, открыло путь для будущих исследований в контексте создания оружия. Нанотехнология объединяет множество научных областей, включая материаловедение, химию, физику, биологию и инженерию.[2][3]

Достижения в этой области привели к разделению на категории такого нанооружия с классификациями, варьирующимися от; небольшие роботизированные машины, гиперреактивные взрывчатые вещества и электромагнитные сверхматериалы.[4] С этим технологическим ростом возникли последствия связанных рисков и последствий, а также регулирование для борьбы с этими эффектами. Эти воздействия вызывают проблемы, касающиеся глобальной безопасности, безопасности общества и окружающей среды. Возможно, потребуется постоянный мониторинг законодательства, чтобы идти в ногу с динамичным ростом и развитием нанонауки из-за потенциальных преимуществ или опасностей ее использования. Предвидение таких воздействий посредством регулирования могло бы «предотвратить необратимый ущерб» от применения оборонных нанотехнологий в войне.[5]

Происхождение

Исторически использование нанотехнологий в области войны и обороны было быстрым и широким. За последние два десятилетия многие страны финансировали военные применения этой технологии, в том числе; Китай, Великобритания, Россия и, в первую очередь, США. Правительство США считалось национальным лидером в области исследований и разработок в этой области, однако в настоящее время с ним конкурирует международная конкуренция, так как значение нанотехнологий растет.[6] Таким образом, развитие этой сферы имеет доминирующую платформу на переднем крае военных интересов в использовании или злоупотреблении своей властью.

Национальная нанотехнологическая инициатива США

В 2000 году правительство США разработало Национальная нанотехнологическая инициатива направить финансирование на развитие нанонауки и ее технологий, уделяя особое внимание использованию потенциала нано-оружие. Это первоначальное предложение США теперь расширилось, чтобы координировать применение нанотехнологий в многочисленных оборонных программах, а также во всех военных фракциях, включая ВВС, армию и флот. С 2001 по 2014 финансовый год правительство США вложило около 19,4 миллиарда долларов в нано-науку, в том числе в разработку и производство нанооружия для военной защиты.[7] Закон об исследованиях и разработках в области нанотехнологий 21-го века (2003 г.) предусматривает, что Соединенные Штаты сохранят свое лидерство в области нанотехнологий за счет национального сотрудничества, производительности и конкурентоспособности для сохранения этого доминирования.[8]

События

Успешный переход нанотехнологий в продукцию оборонного назначения:[9]

  • Срок службы материалов покрытия увеличился с часов до лет, однако дальнейшее развитие продолжается (см. Ниже).
  • Обработка наноструктурированного силиката снижает вес изоляции на 980 фунтов.
  • СВЧ высокой мощности (HPM) устройства с уменьшенным весом, формой и потребляемой мощностью.

Правительство Соединенных Штатов поставило военную цель развития нанотехнологий во главу угла своего национального бюджета и политики на протяжении всей администрации Клинтона и Буша, а Министерство обороны планируя продолжать придерживаться этого приоритета в 21 веке.[10] В ответ на настойчивое государственное финансирование нанотехнологий в оборонных целях со стороны Америки многочисленные глобальные игроки с тех пор создали аналогичные программы.

Китай

В подкатегории наноматериалов Китай занимает второе место после США по количеству опубликованных исследовательских публикаций.[11] Существует предположение, что цель быстрого развития Китая - соперничать с США, где 1/5 их государственного бюджета тратится на исследования (337 миллионов долларов США).[12] В 2018 году Пекинский университет Цинхуа опубликовал результаты своих исследований, в которых они улучшили углеродные нанотрубки, чтобы теперь выдерживать вес более 800 тонн, для чего требуется всего 1 штука.материала.[13] Команда ученых-нанотехнологов намекнула на применение в аэрокосмической сфере и для усиления брони, что показало многообещающие перспективы для нанооружия, связанного с обороной.[14] В Китайская академия наук Вице-президент Чунли Бай заявил о необходимости сосредоточить внимание на сокращении разрыва между «фундаментальными исследованиями и применением»,[15] для того, чтобы Китай повысил свою глобальную конкурентоспособность в области нанотехнологий.

В период с 2001 по 2004 год около 60 стран мира реализовали национальные программы в области нанотехнологий. По словам Р. Д. Шелтона, международного эксперта по оценке технологий, исследования и разработки в этой области «теперь стали социально-экономической целью ... областью интенсивного международного сотрудничества и конкуренции». [16] По состоянию на 2017 год данные показали 4725 патентов, опубликованных в USPTO только США, удерживая свои позиции лидера в области нанотехнологий более 20 лет.[17]

Текущее исследование

Самые последние исследования в области военного нанотехнологического оружия включают производство оборонительных военных аппаратов с целью улучшения существующих конструкций из легких, гибких и прочных материалов. Эти новаторские конструкции оснащены функциями, которые также улучшают стратегию нападения с помощью сенсорных устройств и управления электромеханическими свойствами.

Солдатский боевой костюм

Институт солдатских нанотехнологий (ISN), созданный в результате партнерства между армией США и Массачусетский технологический институт, дала возможность сосредоточить финансирование и исследовательскую деятельность исключительно на разработке брони для увеличения выживаемости солдат. Каждая из семи команд разрабатывает инновационные усовершенствования для различных аспектов костюма будущего американского солдата. Эти дополнительные характеристики включают в себя энергопоглощающий материал, защищающий от взрывов или ударов боеприпасов, сконструированные датчики для обнаружения химикатов и токсинов, а также встроенные наноустройства для выявления личных медицинских проблем, таких как кровотечения и переломы.[18] Этот костюм станет возможным с использованием передовых наноматериалов, таких как углеродные нанотрубки вплетены в волокна, что позволяет укрепить структурные возможности и гибкость, однако подготовка становится проблемой из-за невозможности использования автоматизированного производства.[19]

Улучшенные материалы

Создание золь-гель керамических покрытий защитило металлы от: износ, трещины и влажность, что позволяет регулировать различные формы и размеры, а также помогает «материалам, которые не выдерживают высоких температур».[20] Текущие исследования сосредоточены на решении проблем долговечности, когда трещины под напряжением между покрытием и материалом устанавливают ограничения на его использование и долговечность. Целью этого исследования является поиск более эффективных и рентабельных применений нанотехнологий для военных групп ВВС и ВМС. Интеграция армированных волокном наноматериалов в конструктивные элементы, такие как корпуса ракет, может ограничить перегрев, повысить надежность, прочность и пластичность материалов, используемых для таких нанотехнологий.[21]

Устройства связи

Ожидается, что нанотехнологии, разработанные для усовершенствованной связи, обеспечат солдат и транспортные средства лучами микроантенн, метками для удаленной идентификации, акустическими решетками, приемниками микро-GPS и беспроводной связью.[22] Nanotech упрощает коммуникацию, связанную с обороной, благодаря более низкому энергопотреблению, легкому весу, эффективному использованию энергии, а также меньшему размеру и дешевизне в производстве.[23] Конкретные военные применения этой технологии включают аэрокосмические приложения, такие как; твердооксидные топливные элементы, обеспечивающие в три раза больше энергии, камеры наблюдения на микрочипах, мониторы производительности и камеры весом до 18 г.[24]

Мини-ядерное оружие

Соединенные Штаты, наряду с такими странами, как Россия и Германия, используют удобство малых нанотехнологий, привлекая их к ядерным «мини-ядерным» взрывным устройствам.[25] Это оружие будет весить 5 фунтов при силе в 100 тонн в тротиловом эквиваленте.[26][нужен лучший источник ] давая ему возможность уничтожить и угрожать человечеству. Структурная целостность останется такой же, как ядерные бомбы, однако изготовлены из наноматериалов, что позволяет производить продукцию в меньших масштабах.[27]

Как инженеры, так и ученые понимают, что некоторые из этих предлагаемых разработок могут оказаться невозможными в течение следующих двух десятилетий, поскольку необходимо провести дополнительные исследования, чтобы улучшить модели, чтобы они были более быстрыми и эффективными. Особенно молекулярная нанотехнология, требует дальнейшего понимания манипуляции и реакции, чтобы приспособить его к военной арене.[28]

Подразумеваемое

Нанотехнологии и их использование в войне обещают экономический рост, однако сопряжены с возросшей угрозой для международной безопасности и миротворчества. Быстрое появление новых нанотехнологий вызвало дискуссию о влиянии таких разработок на геополитику, этику и окружающую среду.

Геополитический

Сложность классификации нанооружия и его предполагаемых целей (оборонительные или наступательные) ставит под угрозу баланс стабильности и доверия в глобальной среде. «Отсутствие прозрачности в отношении появляющейся технологии не только отрицательно влияет на общественное восприятие, но и отрицательно влияет на воспринимаемый баланс сил в существующей среде безопасности».[29] На мир и сплоченность международной структуры может негативно повлиять продолжающееся военное развитие нанотехнологий в войне. Двусмысленность и непрозрачность исследований усложняют регулирование в этой области. Точно так же аргументы, выдвинутые с научной точки зрения, подчеркивают ограниченную известную информацию о последствиях создания такой мощной технологии в отношении реакции самих наночастиц. «Несмотря на значительный научно-технический прогресс, многие вопросы о поведении материи на наномасштабном уровне остаются, а значительные научные знания еще предстоит изучить».[9]

Относящийся к окружающей среде

Внедрение нанотехнологий в повседневную жизнь дает потенциальные выгоды от использования, но несет в себе возможность возникновения неизвестных последствий для окружающей среды и безопасности. Возможные положительные изменения включают создание наноустройств для снижения остаточной радиоактивности в областях, а также датчиков для обнаружения загрязняющих веществ и корректировки топливно-воздушных смесей.[30] Связанные риски могут включать: военный персонал, вдыхающий наночастицы, добавленные в топливо, возможное поглощение наночастиц от датчиков кожей, водой, воздухом или почвой, распространение частиц от взрывов в окружающей среде (через ветер), наряду с утилизацией нанотехнологических батарей, потенциально влияющих на экосистемы.[31] Применение материалов или взрывных устройств позволяет упаковать больший объем нанопорошков в меньшее оружие, что приводит к более сильному и, возможно, летальному токсическому эффекту.[32]

Социально-этический

Неизвестно в полной мере последствия, которые могут возникнуть в социальной и этической сферах. Можно сделать оценки связанных воздействий, поскольку они могут отражать аналогичное развитие технологических достижений и влиять на все области.[33] Основные этические неопределенности влекут за собой степень, в которой современные нанотехнологии будут угрожать конфиденциальности, всеобщему равенству и справедливости, одновременно вызывая споры о патентах и ​​правах собственности.[34] Всеобъемлющая социальная и гуманитарная проблема, отходящая от творческого замысла этих событий. «Сила убивать или улавливать дебаты» подчеркивает неэтичную цель и функцию уничтожения, которые это нанотехнологическое оружие предоставляет пользователю.[35]

Споры вокруг нововведений и применения нанотехнологий в войне подчеркивают опасность непреднамеренного определения рисков или учета возможных воздействий таких технологий. «Угроза ядерного оружия привела к« холодной войне ». Та же тенденция прогнозируется и с нанотехнологиями, которые могут привести к так называемым нановойнам, новой эре разрушения», - заявило министерство обороны США.[21] Точно так же отчет, выпущенный Оксфордским университетом, предупреждает о значительном исчезновении человеческой расы с 5% -ным риском этого из-за разработки «молекулярного нанотехнологического оружия».[36]

Регулирование

Международное регулирование таких проблем, связанных с нанотехнологиями и их военным применением, не существует. В настоящее время не существует рамок для обеспечения или поддержки международного сотрудничества для ограничения производства или мониторинга исследований и разработок нанотехнологий в целях защиты.[37] «Даже если установлена ​​транснациональная нормативно-правовая база, невозможно определить, не соблюдает ли нация, если невозможно определить весь объем исследований, разработок или производства».[29]

Принятие законодательства, чтобы идти в ногу с быстрым развитием продуктов и новых материалов в научных сферах, стало бы препятствием для разработки действующих и соответствующих нормативных актов. Производственное регулирование должно обеспечивать здоровье и безопасность населения, учитывать экологические и международные проблемы, но не ограничивать новаторство новых идей и приложений для нанотехнологий.[38]

Предлагаемое регулирование

Подходы к разработке законодательства, возможно, включают продвижение к секретной неразглашающей информации, относящейся к военному использованию нанотехнологий. Статья написана Гарвардский журнал права и технологий, обсуждает законы, которые будут вращаться вокруг конкретных мер экспортного контроля и препятствовать гражданским или частным исследованиям наноматериалов.[39] Это предложение предлагает имитировать Закон США об атомной энергии 1954 г., ограничивая любое распространение информации о свойствах и характеристиках нанотехнологии при создании.[40]

Реестр наноматериалов

Национальный реестр нанотехнологий США предоставил публичную сферу, где доступны отчеты с тщательно подобранными данными о физико-химических характеристиках и взаимодействии наноматериалов.[41] Требуя дальнейшего развития и более частых добровольных дополнений, реестр мог бы инициировать глобальное регулирование и сотрудничество в отношении нанотехнологий в войне.

Реестр был разработан для помощи в стандартизации, форматировании и обмене данными. При более строгом соблюдении требований и сотрудничестве эта модель совместного использования данных может «упростить уровень усилий сообщества при оценке данных о наноматериалах, полученных в результате исследований экологического и биологического взаимодействия».[42] Анализ такого реестра будет проводиться профессиональными учеными в области нанотехнологий, создавая механизм фильтрации для любых потенциально недавно разработанных или опасных материалов.

Однако эта идея о конкретном нематериальном реестре не является оригинальной, поскольку ранее было разработано несколько баз данных, включая caNanoLab и InterNano, которые являются привлекательными и доступными для общественности, информативно курируются экспертами и подробно описывают инструменты нанопроизводства.[43][44] Национальный реестр наноматериалов - это более обновленная версия, в которой информация собрана из ряда этих источников и множества дополнительных источников данных. Он переводит больший диапазон содержания относительно; инструменты сравнения с другими материалами, использование стандартных методов, а также функции оценки соответствия.[42]

Рекомендации

  1. ^ Каррутерс Т. (20.01.2018). «Нанонаука vs нанотехнологии». Любопытный. Получено 2019-05-17.
  2. ^ «Что такое нанотехнологии? | Нано». www.nano.gov. Получено 2019-05-17.
  3. ^ Баумэн Р.Х., Захидов А.А., де Хеер В.А. (август 2002 г.). «Углеродные нанотрубки - путь к приложениям». Наука. 297 (5582): 787–92. Bibcode:2002Sci ... 297..787B. Дои:10.1126 / science.1060928. PMID  12161643.
  4. ^ Николс Джи (лето 2017). «Нанотехнологии и новая гонка вооружений». HDAIC. 4: 19.
  5. ^ "JOTS v41n1 - Последствия нанотехнологий для военной и национальной безопасности". scholar.lib.vt.edu. Получено 2019-05-17.
  6. ^ Карафано Дж. «Нанотехнологии и национальная безопасность: небольшие изменения, большое влияние». Фонд наследия. Получено 2019-05-17.
  7. ^ Сарджент Дж. Ф. (2014). «Национальная нанотехнологическая инициатива: обзор, повторная авторизация и вопросы ассигнований» (PDF). Исследовательская служба Конгресса. Получено 16 мая 2019.
  8. ^ «Текст S. 189 (108th): Закон о нанотехнологических исследованиях и разработках 21-го века (принятая Конгрессом версия)». GovTrack.us. Получено 2019-05-30.
  9. ^ а б «Программа исследований и разработок в области оборонных нанотехнологий» (PDF). Министерство обороны США. 2009. Получено 16 мая 2019.
  10. ^ Хулла Дж. Э., Саху СК, Хейс А. В. (декабрь 2015 г.). «Нанотехнологии: история и будущее». Человек и экспериментальная токсикология. 34 (12): 1318–21. Дои:10.1177/0960327115603588. PMID  26614822.
  11. ^ Hullmann A (ноябрь 2006 г.). «Кто побеждает в глобальной наногонке?». Природа Нанотехнологии. 1 (2): 81–3. Bibcode:2006НатNa ... 1 ... 81H. Дои:10.1038 / nnano.2006.110. PMID  18654148.
  12. ^ Аппельбаум Р.П. (2008). «Стремление Китая стать мировым лидером в области нанотехнологий: продвижение нанотехнологий через государственные программы и международное сотрудничество». Наука и государственная политика. 35 (5): 319–334. Дои:10.3152 / 030234208X319366.
  13. ^ Бай И, Чжан Р., Е Икс, Чжу З., Се Х, Шен Б., Цай Д., Лю Б., Чжан Ц., Цзя З, Чжан С., Ли Х, Вэй Ф (июль 2018 г.). «Жгуты углеродных нанотрубок с пределом прочности на разрыв более 80 ГПа». Природа Нанотехнологии. 13 (7): 589–595. Bibcode:2018НатНа..13..589Б. Дои:10.1038 / s41565-018-0141-z. PMID  29760522.
  14. ^ «Китай» обладает самым прочным в мире волокном, по которому можно буксировать космический лифт'". Южно-Китайская утренняя почта. 2018-10-26. Получено 2019-05-30.
  15. ^ «Внимание к Китаю: Китай ставит высокие цели в области нанотехнологий - Синьхуа | English.news.cn». www.xinhuanet.com. Получено 2019-05-30.
  16. ^ Роко М (2010). «Направления нанотехнологических исследований для нужд общества в 2020 году» (PDF). WTEC. Получено 30 мая 2019.
  17. ^ «Десять стран с наибольшим количеством патентов на нанотехнологии в 2017 году». statnano.com. Получено 2019-05-30.
  18. ^ "MIT отчитывается президенту 2003–2004 гг." (PDF). Институт солдатских нанотехнологий. 2004. Получено 16 мая 2019.
  19. ^ Ло X (2019). «Многофункциональные ткани из углеродных нанотрубных волокон». Журнал химии материалов. 11: 9617.
  20. ^ Карбаджал Г (2001). «Коррозионно-стойкие покрытия: нанотехнологический подход». Методы и материалы коррозии. 48 (4): 241–245. Дои:10.1108/00035590110398899.
  21. ^ а б Обзор нанотехнологий в военных и аэрокосмических приложениях. Нью-Джерси, США: Хобокен. 2017. С. 137–170. ISBN  9781119371724.
  22. ^ Симонис Ф (2006). «Возможности нанотехнологических инноваций для защиты завтрашнего дня» (PDF). TNO Наука и промышленность. Получено 30 мая 2019.
  23. ^ Эльмустафа А.А. (2017). «Нанотехнологии в коммуникационной технике: проблемы, приложения и будущие возможности». Мировые научные новости. 66: 134–148.
  24. ^ Jha AR (2008). Датчики и устройства на основе МЭМС и нанотехнологий для связи, медицинских и аэрокосмических приложений. США: Тейлор и Фрэнсис Групп. С. 37–38. ISBN  978-0-8493-8069-3.
  25. ^ «Применение в военных нанотехнологиях • TheNanoAge.com». thenanoage.com. Получено 2019-05-30.
  26. ^ Дель Монте, Лос-Анджелес (2017). «Почти невидимое оружие массового уничтожения вызывает новую гонку вооружений». Небраска: PR Newswire. Гейл  A531441734.
  27. ^ Дортманс, Питер Дж., Ван, Цзюнь (2004). «Обзор избранных тем нанотехнологий и их потенциальных военных применений» (PDF). Министерство обороны Австралии: Лаборатория системных наук DSTO. Получено 30 мая 2019.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  28. ^ Леле А (апрель 2009 г.). «Роль нанотехнологий в обороне». Стратегический анализ. 33 (2): 229–241. Дои:10.1080/09700160802518700.
  29. ^ а б Kosal M (декабрь 2014 г.). "Военное применение нанотехнологий: значение для стратегической безопасности I". Технологический институт Джорджии. Получено 16 мая 2019.
  30. ^ «Нанотехнологии: следующая промышленная революция - военные и социальные последствия» (PDF). Армейский институт экологической политики. 2005. Получено 16 мая 2019.
  31. ^ Гленн JC (февраль 2006 г.). «Нанотехнологии: будущие соображения по охране окружающей среды в военных целях». Технологическое прогнозирование и социальные изменения. 73 (2): 128–137. Дои:10.1016 / j.techfore.2005.06.010.
  32. ^ «Возможности и риски нанотехнологий» (PDF). ОЭСР. Получено 29 мая 2019.
  33. ^ Хан А (2015-08-29). «Этические и социальные последствия нанотехнологий». Qscience Труды. Университетское издательство Хамада бин Халифы (HBKU Press). 2015 (4): 57. Дои:10.5339 / qproc.2015.elc2014.57.
  34. ^ Ван де Поэль I (2008). «Как мы должны заниматься наноэтикой? Сетевой подход к распознаванию этических проблем в нанотехнологиях». Наноэтика. 2: 25–30. Дои:10.1007 / s11569-008-0026-у.
  35. ^ Насу Х (2015). «Нанотехнологии и будущее закона вооружения». Исследования международного права. 91: 504.
  36. ^ Сандберг, А., Бостром, Н. (2008). «Глобальное исследование рисков катастроф» (PDF). Оксфордский университет. Получено 30 мая 2019.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  37. ^ Ridge SJ (март 2018 г.). «НОРМАТИВНАЯ ОСНОВА НАНОТЕХНОЛОГИИ». Военно-морская аспирантура. Получено 16 мая 2019.
  38. ^ «Возможность внедрения обязательного реестра продуктов нанотехнологий» (PDF). Центр международной экономики Канберры и Сиднея. Декабрь 2011 г.. Получено 16 мая 2019.
  39. ^ Рейнольдс GH (2003). «Нанотехнологии и регуляторная политика: три будущего» (PDF). Гарвардский журнал права и технологий. 17: 192–194.
  40. ^ Квист А.С. (2002). «Классификация в соответствии с Законом об атомной энергии» (PDF). Служба сельского хозяйства США за рубежом. Получено 29 мая 2019.
  41. ^ "Реестр наноматериалов | re3data.org". www.re3data.org. Получено 2019-05-17.
  42. ^ а б Остраат М.Л., Миллс К.С., Гузан К.А., Мерри Д. (2013). «Реестр наноматериалов: содействие обмену и анализу данных в разнообразном сообществе наноматериалов». Международный журнал наномедицины. 8 Дополнение 1 (1): 7–13. Дои:10.2147 / IJN.S40722. ЧВК  3790275. PMID  24098075.
  43. ^ «caNanoLab». cananolab.nci.nih.gov. Получено 2019-05-29.
  44. ^ «ИнтерНано: ресурсы для производства». Интернано. Получено 29 мая 2019.