brodbg.com | БРОД ЗА БЪЛГАРИЯ
   

Нанотехнологиите като оръжие

проф. Александър Трифонов 06 Февруари 2019 

Използването на нанотехнологиите като оръжие се предопределя от:
- изключително малкият им размер;
- високата токсичност на някои частици върху здравето на хората;
- липсата на надеждни средства за контрол и мониторинг на околната среда по отношение наличие и концентрация метални, неметални и биологични наноструктури;

1. Наноробот

Нанороботите имат 2 разновидности – за вътрешно и външно приложение. 

1.1 За вътрешно приложение1,2 – те наподобяват ДНК-колите, но са изградени като механични конструкции и имат собствено захранване. Те могат целенасочено ( главно за медицински цели ) да бъдат внесени в кръвоносната система на човека и оттам да бъдат насочвани до болното място. Или да бъдат пак целенасочено, но умишлено и без съгласието на човека да бъдат внесени в неговия организъм. Под външна команда те се насочват към определено място и извършват поставената им задача, като най-често това е свързано с отделянето на някаква отрова или химикал.

1.2 За външно приложение3


На тези изображения са показания само един вид – т.н. комар-убиец.

Те се използват да инжектират определени отрови в човека. Те биха могли да бъдат управляеми с радиосигнал, дори и от спътници. Има много варианти на такива нанороботи в зависимост от задачите, които трябва да изпълняват в т.ч. камера, микрофон, минивзрив. Те могат да разузнават в строго охраняеми обекти и да предават текущо информацията.

Тези могат да летят (Micromechanical Flying Insect, MFI, известни под наименованието РобоМуха (RoboFly или робопчела RoboBee), да пълзят, плуват, като някои от тях могат да се преорганизират в зависимост от въведената програма. В момента се произвеждат от редица страни като САЩ, Израел, Китай, Русия, Япония4.

Размери до 10 mm., тегло до 40-50 мg. Захранват се с енергия от слънцето или от специална батерия. Размахват крилата със скорост 180 размаха/сек, при издръжливост до 1 милион махове. Вградено е и устройство, което позволява да се завъртат на 450. Могат да носят апаратура с тегло до 20 мg. и допълнителен товар от 100 нанограма – това е смъртоносната доза  от токсина ботулизъм за човека. Цената на едни наноробот е 5-10 долара.

Опасност:
1. Нанороботите представляват голяма опасност както за населението, така и охрана на секретни обекти( охрана на информацията за помещенията, апаратурата в нея, лицата на персонала.
2. Охраната на секретни обекти изисква все по-сложни системи, но и унищожението на един наноробот няма да бъде лесно и  зависи от неговата „интелигентност“, запрограмируеми реакции за защита. През това време обаче информацията ще бъде вече предадена.
3. Тези нанороботи могат да вземат ДНК-проби от конкретни хора-мишени;
4. Минималната им цена, която вероятно ще намалява и възможността да бъдат програмирани за определени групи хора ( специални сензори), ги правят атрактивни като интелигентно оръжие за терористи да пренасят смъртоносни дози отрови, вируси и бактерии.

Много учени прогнозират, че 2025 година ще бъде годината на война на нанороботите/наномашините.

2. Нанотехнологии при естествени биологични обекти5

Вариант на нанороботите е оборудването на биологични обекти като хлебарки, бръмбари, пчели, пеперуди и т.н. с наноустройства.

Създаването по този метод на хибридни насекоми с микроелектромеханични системи ( HI-MEMS ) е подчинено на:

  • благородни цели–за изследване състоянието на кризисни зони – напр. хлебарките издържат на радиационно заразяване;
  • военни цели – за разузнаване, смущения на комуникации, разпространение на зарази и т.н.

Опасност:
1. Такива обекти – HI-MEMS трудно се различават от нормалните такива, поради което те могат да се придвижват, без да предизвикват подозрение.
2. Ако такива обекти - HI
-MEMS попаднат в ръцете на терористи биха могли да се използват за същите цели като военните, а е трудно да се предположи към какви биологични обекти/насекоми ще бъде приложен този метод.

3. Нано при източници на енергия
Най-уязвимото място при нанороботите е източникът на енергия, който да ги привежда в действие прикрепени към тях устройства, капсули, взрив. В тази връзка са разработени няколко източници като:

3.1 За създаването на  такава батерийка учените са използвали генетично модифицирания вирус – М13 (Enterobacteria phage M13)6.

Бактериофагът М13 е с дължина от 880 нанометъра и диаметър 6.6 нанометъра.Той е покрит с приблизително 2700 заредени протеини, които дават възможност да се използват вируса като пиезоелектрична нанонишка

Самият вирус е поставен между слоеве от положителни и отрицателни електролити. Изкуствено създаденият вирус съдържа в себе си отрицателно заредени аминокиселини, намиращи се на неговата повърхност. Тези аминокиселини встъпват във взаимодействие с молекулите на кобалта, които се съдържат в електролитите. В близко бъдеще тези нано-батерийки ще намерят своето приложение в медицински препарати, а в далечно – за енергоснабдяване на изследователски нано-сонди за анализ на кръвта и вътрешните органи на човека. Фаг-базиран пиезоелектричен генератор може да произвежда ток до 6 nA( наноампера) и 400 mV, с който може да се захрани дори течно-кристален дисплей.

Тъй като биотехнологични методи позволяват производство в големи мащаби на генетично модифицирани фаги, фаг-базирани пиезоелектрични материали потенциално предлагат един прост и екологичен подход към пиезоелектрично генериране на енергия.

Опасност:
Тези вирусни батерии биха могли да се използват за захранване на видеокамера, вградена в изкуствено око (раздел А т. 3.2.2 ) на човек или биоробот, което прави почти невъзможно установяване на предаването на видеоинформация от конкретен обект, лица или организация/процеси.

3.2 Метод за електрокинетична генерация на електроенергия на основата на разликата в налягането по дължината на наноканал. При протичане на течност около стените на канала, а именно на повърхността, която разделя течността от подложката (субстрата ), се нарушава неутралността на течността и се генерира ток. А тъй като при наноразмерите каналите имат високо отношение на повърхност към обем, то в тях този ефект е много силен.

Такъв експеримент е направен с воден разтвор на калиев хлорид (KCl) и литиев хлорид (LiCl) в наноканали с дълбочина 75 nm, и ширина 50 nm и дължина 4,5mm. Постигнато е КПД от 3,25% с тенденция да се увеличи до 10%. Охлаждането на наноструктури може да произвежда и ток.

3.3 Активиране на микроизточник на енергия може да стане чрез електрически, термически или механичен сигнал/въздействие9. Порест силиций с дебелина по-малък от 60 микрометъра гори. А при дебелина по-голяма от 60 мкм се получава взрив. Ефективността на преобразуването на горенето в кинетична енергия ( КПД ) може да достигне 50%. Наноструктуиран порист силиций може да се получи чрез електрохимично анодиране, като процесът на горене или взривяване е по-силен в сравнение с въглеродните нанотръбички. Този ефект открива възможността да се захранват микроелекромеханични устройства (MEMS) и наноелектромеханични устройства (NEMS) непосредствено на полупроводниковата схема, ако тя е направена от силиций. Вече има експериментални образци от силициеви преобразуватели на енергията (подобно на въздействието на мълнията ), които могат да преодолеят разстояние от няколко метра.

3.4 Наноядрена централа

Вечната батерия (десетки години, а може би и 100 години ) е вече факт. Учени са разработили батерия ( а ) на база на два електрода  - изотоп, който излъчва йонизиращо лъчение, което от своя страна бомбардира течен полупроводник. По този начин се отделят електрони. Тази батерия може да бъде по-тънка от човешки косъм. На (б) е показан мини ядрен генератор на база на трития – радиоактивен изотоп на водорода и предназначен за работа с микроелектромеханични устройства (MEMS) и осигурява енергия в продължение на 20 години.

3.5 Батерия от фулерени

Друго направление  в изработването на нанобатерии е използването на въглеродните нанотръбички. Те се запълват със специално химическо вещество – гориво. При неговото възпламеняване от топлинен или лазерен лъч протича процес на горене. В резултат се отделя топлина като се отделят и ускоряват електрони по цялата дължина на нанотръбичките – топлината се трансформира в електричество. Тази реакция е обратима, което означава, че това вещество може да се използва многократно.  Показателят тегло-капацитет при тези батерии е много по-голям в сравнение с литиево-йонните батерии. В зависимост от броя на нанотръбичките тези генератори могат да произвеждат програмируемо количество енергия

Опасност:
1. Миниатюризацията на енергозахранването на наноустройства е решена, което означава, че няма препятствия за тяхното широко използване срещу човечеството, независимо че е реализирана с благородни цели и ще намери място за спасяване здравето на хората – напр. кардиостимулатори и т.н.
2. Тяхната дълговечност създава допълнителни възможности за използване за видеоконтрол и подслушване. Същевременно наноустройства биха могли да остават дълго време в „спящ“ режим и да се задействат при команда, което прави изключително трудно тяхното откриване и неутрализиране.
3. Възможността на батериите – 4.3.3 да се самоунищожават по същия начин, по който произвеждат енергия прави невъзможно установяването на вида на наноустройството, причинило щетата и неговия производител.

1. http://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/Nanorobot-ot-DNK-hodi-mestejki-krak-sled-krak-video_25807.html
2. https://www.youtube.com/watch?v=Q3M4S7_ISs0
3. http://ffden-2.phys.uaf.edu/104_2012_web_projects/sayde_ridling/Types%20of%20Flying%20Insects.html
4. http://www.glbrain.com/index.php?r=tool/view&id=31565&toolType=4
5.  http://www.care2.com/causes/do-you-support-using-insects-as-military-weapons.html
6. https://en.wikipedia.org/wiki/M13_bacteriophage
7. https://en.wikipedia.org/wiki/M13_bacteriophage
8. http://ceesdekkerlab.nl/wp-content/uploads/2007_vdHeyden.pdf
9. http://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4977208
10.https://www.google.bg/search?biw=1066&bih=598&tbm=isch&sa=1&q=nano+nuclear+battery&oq=nano+nuclear+battery&gs_l=psy-ab.3...173337.174191.0.175197.4.4.0.0.0.0.110.426.1j3.4.0.dummy_maps_web_fallback...0...1.1.64.psy-ab..0.0.0....0.vA1htzxEiVI#imgrc=8sITz1dPJQ6STM:
11. http://www.mechanicalengineeringblog.com/tag/nano-tritium-battery/
12. http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1173233

   Този текст не може да бъде препечатван и копиран в други медии без разрешение от редакцията на БРОД за България

  „Брод за България”   ©2019 Всички права запазени.
Общи условия | Рекламирайте тук