§ 4.8. Источники и аккумуляторы энергии

Нанотехнологии, связанные с разработкой новых источников энергии (и устройств или материалов ее накопления, хранения, преобразования), в обозримом будущем будут развиваться, по-видимому, в двух главных направлениях: повышение энергетических возможностей существующих микроустройств (при одновременном уменьшении их веса) и развитие разнообразных новых устройств с очень низким энергопотреблением.

Ожидается, что НТ позволят создать материалы для высокоэффективных устройств аккумулирования водорода и топливных элементов на этой основе, что, кстати, должно стать важным этапом на пути создания экологически чистых, «электрических» автомобилей. Ожидается также, что на основе наноорганических композитов будут созданы гибкие и очень легкие солнечные батареи, которые, безусловно, найдут самое широкое применение в промышленности и бытовой технике.

Сочетание обычных углеродных топлив, термоэлектрических преобразователей энергии, двигателей внутреннего сгорания, новейших топливных элементов и хорошо известных энергетикам реформинг-установок уже сейчас позволяет создавать устройства и батареи (мощностью от нескольких микроватт до 1 Вт), плотность энергии которых превосходит лучшие существующие образцы в десятки раз. Прототипы более крупных батарей (с мощностью до 20–60 Вт) разрабатываются сейчас в одной из программ DARPA специально для разнообразных предметов боевого снаряжения и небольших роботов.

Среди принципиально нового оборудования следует особо упомянуть возможность создания «собственных» электрогенераторов (их можно назвать телесными или даже соматическими), способных вырабатывать электрический ток просто за счет энергии движения человека, незначительных по величине градиентов температуры в теле человека или даже биохимических реакций человеческого организма. В одном из проектов DARPA/ONR предлагается просто имплантировать миниатюрные биотопливные батареи в организм солдата. Вводя внутрь кровеносных сосудов человека микроустройств (точнее следует говорить о «монтаже» на стенках сосудов), в которых может происходить окисление глюкозы и восстановление кислорода (на специально сконструированных катодах и анодах соответственно), уже сейчас удается выработать в лабораторных условиях более 1 мкВт энергии в течении недели. Такие топливные системы и элементы могут применяться для питания микродатчиков, микропроводов и телеметрических систем слежения, введенных в организмы растений, животных и человека.

Некоторые относящиеся к энергетике нанотехнологии (например, связанные с солнечными батареями) могут быть реализованы в ближайшие годы, однако внедрение других может затянуться на 10–20 лет.

§ 4.9. Камуфляж и средства маскировки

В принципе, нанотехнологии предоставляют разработчикам множество новых методов изменения цвета (или визуально воспринимаемой окраски) предметов и разнообразных поверхностей. Прежде всего можно упомянуть о создании защитных и маскировочных покрытий на основе технологий, используемых в гибких дисплеях. Например, мобильные частицы пигмента, покрывающие поверхность скрываемого объекта, могут изменять свое положение или ориентацию, «выставляя» участки или грани с требуемой окраской. В более сложных вариантах маскировки некоторые участки поверхности могут изменять свою поверхностную структуру в субволновом масштабе, создавая новую окраску, подобно тому, что происходит при движении крыльев бабочек и других насекомых (в этом случае восприятие окраски зависит от направления наблюдения). Такой «активный» камуфляж может применяться, например, в боевом обмундировании личного состава, а также при маскировке боевых и транспортных машин, самолетов. Изменение цвета и структурной поверхности позволяет личному составу и маскируемым объектам просто «сливаться» с окружением или фоном, однако нельзя забывать, что такая маскировка защищает лишь от наблюдения по некоторым выделенным направлениям. Изменив угол зрения, внимательный наблюдатель всегда сможет «отделить» объект от фона. Обеспечение «невидимости» по всему азимуту остается пока неразрешимой задачей, хотя в одном из проектов и планируется весьма амбициозная задача «обеспечения невидимости солдата во всем спектре электромагнитного излучения».

В качестве альтернативы можно предложить использование светопоглащающих материалов типа используемых в известной технологии «стелс», когда маскируемые поверхности (например, обшивка самолета) покрываются слоем вещества, поглощающего излучение радара. Уже сейчас методами фотоники можно создавать нити и ткани аналогичного типа для военной униформы или покрытий, поглощающих излучение в видимом и инфракрасном диапазонах, причем коэффициент отражения такого покрытия для заданных длин волн можно регулировать в реальном масштабе времени. Помимо простого поглощения света в видимом диапазоне, такие маскировочные покрытия могут одновременно создавать в других диапазонах спектра (например, в инфракрасном) некоторые «отражательные паттерны». Такие узоры или образы можно будет видеть, используя специальные очки, и в боевой обстановке они должны служить своеобразными штрих-кодами, позволяющими отличать противника, т.е. идентифицировать участников сражения по известному в авиации принципу «свой/чужой». Кроме этого, материал покрытия может содержать специально подобранные частицы, поглощающие излучение (радарное или инфракрасное) на заданных частотах.

Описанные камуфляжные или маскировочные покрытия могут быть, по-видимому, быть использованы практически примерно через 5–10 лет.