Наноброня для бойца: война на уровне байтов и флопсов

Иногда кажется, что извечное соревнование «щита и меча» вот-вот закончится, но прорывные технологии в создании новых материалов, сплавов и их сочетаний дают старт новому этапу противостояния.

Новый вид оружия - информация

Появление элементов искусственного интеллекта (ИИ) внесло свою лепту в развитие военного дела: поначалу в комплексы обороны военной техники, а потом и в средства индивидуальной защиты военнослужащего. Мало того, цифровая электроника становится обязательным элементом конструкций вооружения и военной техники.

Датчики, следящие устройства, системы распознавания образов, комплексы военной разведки, средства связи и передачи данных, мощные бортовые компьютеры, индивидуальные цифровые планшеты, приборы ночного видения - все это уже стоит на вооружении передовых армий мира.

Теперь на исход боя влияет скорость обработки боевой информации. Кто первым обнаружил, распознал и назначил цели, перераспределил силы и средства, и, соответственно, первым нанес высокоточный удар - тот становится победителем. Таким образом, к видам вооруженного воздействия добавилась информация, сражение за которую уже идет на уровне байтов и флопсов.

Справка

Байт (англ. byte) - единица хранения и обработки цифровой информации; совокупность битов, обрабатываемая компьютером одномоментно.

Бит (от англ. binary digit) - двоичное число, единица измерения количества информации. 1 бит информации - это символ или сигнал, который может принимать два значения: включено или выключено, да или нет, высокий или низкий, заряженный или незаряженный; в двоичной системе исчисления это 1 (единица) или 0 (ноль).

Флопс (от англ. FLoating-point Operations Per Second) - внесистемная единица, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет вычислительная система.

Не удивительно, что многие военные специалисты начали говорить о скоротечности боя, во время которого участь конфликтующих сторон будут определять суперкомпьютеры. Боевые компьютерные сети или автоматизированные системы управления войсками (АСУВ) теперь объединяют средства разведки, управления и связи, обеспечения и огневого поражения в единое целое, повышая боевые возможности комплексов вооружения и военной техники на поле боя. Такое объединение на Западе получило наименование «сетецентрических войн».

Безусловно, информация сама по себе сегодня стала новым видом оружия. Она будет входить в состав боевой экипировки солдата будущего, которая сочетая возможности человека, наноматериалов и ИИ - фактически станет сама по себе «умным боевым изделием» дополняющим современные боевые комплексы вооружения и военной техники.

«Ратник-2» красят джиггеры

Современные технологии защитных материалов на основе междисциплинарной научной кооперации и имеющегося научно-технического задела выходят на принципиально новый уровень развития. Появилось даже новое понятие «программирование свойств материала» - это когда защитные и баллистические свойства материала подбирают буквально по ниточке.

Старт программированию свойств материалов был дан еще в конце прошлого века при создании брони из кевлара, а сейчас для получения нити, которая входит в состав защитных тканей и материалов, требуется свыше 2.000 высокоточных технических и технологических операций. Например, будущая нить формируется в сверхзвуковом потоке, проходя через «сопло Лаваля» (техническое изделие, более известное в ракетной промышленности).

На таких же скоростях создают и многослойные защитные арамидные ткани, из которых делают каски и щитки экипировки «Ратник-2» (как и носовые обтекатели антенны РЛС сверхзвуковых истребителей). При этом каждая нить в «ткацком» станке должна иметь одинаковую натяжку - с точностью до микрона! - иначе ткань выйдет с браком и станет «ахиллесовой пятой» бронежилета.

Материалы, из которых сделаны иглы для сшивания арамидных тканей, тоже пришли из космических технологий. Красильно-роликовые машины для окраски и нанесения защитных слоев - высокотемпературные джиггеры - окрашивают ткани в камуфляж при высоких температурах и давлении. Все это оборудование работает под управлением микроконтроллеров, которые следят за суперточностью технологического процесса изготовления.

МИМ и биодатчики

Жидкая броня, наноброня, умная броня - это термины XXI века, которыми стали оперировать создатели экипировки для современного солдата.

Суть этой передовой технологии состоит в том, что в состав защитных тканей вводится гель - смесь атомов металла и специальные жидкости. При кинетическом воздействии гель затвердевает в течение миллисекунд и превращается в прочный монолит, препятствующий проникновению пули, летящей со скоростью 800-900 м/с.

Уже есть подтвержденные успехи в создании миниатюрных исполнительных механизмов (МИМ), которые могут войти в состав экипировки солдата будущего. МИМ заменяют или усиливают работу мышц и живых тканей организма человека, реагируют на различные внешние импульсы - тепло, холод, свет, давление, электрическое и магнитное поле.

Во многих странах для армейской экипировки широко используются технологии телемедицины (ТМ), которые хорошо зарекомендовали себя в службах медицины катастроф. Одной из главных составляющих ТМ являются интерактивные текстиль и одежда, которые быстро собирают данные об основных физиологических и физических параметрах организма. Например, есть жилеты с набором биодатчиков, которые следят за здоровьем пациента и в случае кризисной ситуации через системы связи GPRS отправляют все данные в ближайшие медицинские центры, и человеку спасают жизнь посредством вживленных микрокапельниц, в которых есть доза лекарства на экстренный случай.

Естественно, такие наработки ТМ могут быть использованы и в оборонных технологиях. Только представьте, что в экипировку военнослужащего войдут биодатчики, которые будут контролировать жизненные процессы организма. В случае ранения такая экипировка сможет определить тяжесть поражения, передаст сообщение военным медикам для принятия решения оказания помощи на месте или эвакуации в полевой госпиталь.

Если экипировку настроить на саморемонт, то устранение разрывов ее тканей можно будет связать с активацией операции «наложение жгута» для предотвращения потери крови у человека, а антисептические нити, вплетенные в арамидную ткань, смогут произвести первичную обеззараживающую обработку раны.

Базисные технологии практически отработаны

Уже сейчас существует классификация «умных тканей» по возможностям ИИ:

1. Пассивный ИИ. «Умная ткань» только чувствует, датчики собирают и передают информацию для последующих действий пользователю.

2. Активный ИИ. «Умная ткань» чувствует и реагирует, датчики часть собранной информации передают на МИМ, которые по заданному алгоритму отрабатывают свой функционал.

3. Интерактивный ИИ. «Умная ткань» чувствует, реагирует и адаптируется в соответствии с внешними изменениями. Например, бронежилет и защитные пластины, созданные по технологиям наноброня и «саморемонт», смогут восстанавливать свои прочностные характеристики во время боя.

Тот же камуфляж можно сделать изменяемым по цвету (цифровой камуфляж), как у хамелеона, то есть адаптирующимся под цветовую гамму местности.

Добавление свойств кондиционирования «дышащей и обогревающей ткани» добавит комфорта бойцам, ведущим снайперскую стрельбу или выполняющим задания в разведке. Если в экипировку будущего добавить нити, снижающие тепловую и радиолокационную заметность, то наряду с цифровым камуфляжем, мы получим еще более совершенную маскировку бойца.

Это уже фантастика: создание такой экипировки действительно возможно в очень скором времени. Для этих нововведений в России и в мире отработано уже около 80% базисных технологий. По сути, речь идет о реализации технологии синергетического эффекта - сочетания живого с неживым, человека с умным боевым изделием из арамидных тканей с вживленными элементами электроники и ИИ.

На пороге создания биокибернетического «умного» изделия

Что касается электроники в «умных тканях», то здесь есть три уровня технологического развития.

Первый: вся электроника прикреплена внешне к текстилю и одежде и не включена в их структуру. Этому уровню соответствует большинство современных боевых экипировок военнослужащих, в том числе и наш «Ратник-2».

Второй уровень получил название «Текстроника» (от слов текстиль и электроника). Вся электроника более органично встраивается в текстиль. При этом используют токопроводящие волокна и полимеры для организации сети датчиков-сенсоров, работы антенно-фидерных устройств защищенной связи и т.д.

Третий уровень или «Файбертроник» (англ. fiber - волокна и electorincs - электроника) - самый высокий уровень, в котором «умными» являются сами формирующие ткань волокна. Электронные компоненты входящие в состав умных волокон создаются при помощи наноматериалов с известными свойствами. На этом направлении сейчас ведутся основные прорывные исследования и достигнуты первые успехи.

Создание «умного» боевого изделия начинается с создания «умного» полимера, структуру которого формируют под нужные свойства. Затем из «умного» полимера создают «умное» волокно, из которого получают «умную» нить. Из нитей формируют конфигурацию «умной» ткани, придавая ей все будущие боевые, медицинские и физические характеристики, которые были перечислены ранее.

Таким образом, экипировка солдата будущего становится биокибернетическим «умным» изделием, которое управляет не только биологическим состоянием организма солдата, но и с помощью микроконтроллеров, входящими в состав экипировки, может адаптировать ее к любым климатическим условиям и к любой боевой обстановке.

В зависимости от задач экипировка может стать платформенным «умным» боевым изделием, на основе которого могут быть созданы подсистемы: экзоскелета, реабилитации и оказания первой медицинской помощи, регуляции и мониторинга психофизических свойств организма, защиты и адаптивной маскировки.

С устройствами дополненной реальности, дающими дополнительные характеристики местности и текущие метеоданные, боец в экипировке будущего становится универсальным солдатом, чья длительная учебно-боевая подготовка реализуется на все 100% при выполнении боевых задач в условиях современного общевойскового боя.

В настоящее время в России ведутся дебаты по цифровой экономике, одновременно с этим в лабораториях оборонных НИИ рождаются технологии, которые реально выводят нашу «оборонку» на шестой технологический уклад.

Поэтому не за горами широкое, массовое внедрение нанотехнологий в Вооруженных силах России. Ведь главных задач во время боевых действий по-прежнему две - победа и сохранение жизни бойца.