به كارگيري فناوري نانو در صنايع نظامي به خصوص در زمينه امنيتي – دفاعي در دهه اخير مورد توجه پژوهش گران قرار گرفته است. استفاده از اين فناوري در تجهيزات دفاعي راه هايي به سوي بهبود اسلحه ها، ابتكار در ساخت مواد با وزن سبك و مقاوم به دماي بالا براي هواپيماها و... را هموار نموده است.
چكيده
به كارگيري فناوري نانو در صنايع نظامي به خصوص در زمينه امنيتي – دفاعي در دهه اخير مورد توجه پژوهش گران قرار گرفته است. استفاده از اين فناوري در تجهيزات دفاعي راه هايي به سوي بهبود اسلحه ها، ابتكار در ساخت مواد با وزن سبك و مقاوم به دماي بالا براي هواپيماها، راكت ها و ايستگاه هاي فضايي را هموار نموده است. تسلط اطلاعاتي از طريق نانو الكترونيك پيشرفته، به عنوان يك توانايي مهم نظامي، كارايي بالاتر در تجهيزات نظامي و استفاده از ربات هاي پيشرفته به جاي استفاده از نيروي انساني نظامي، پيشرفت در امر شناسايي و در نتيجه مراقبت از عوامل شيميايي، كاهش خطر براي سربازان و بهبود كارايي خودروهاي نظامي از ديگر قابليت هاي اين فناوري نوين در حوزه نظامي – دفاعي و امنيتي است. در اين مقاله سعي شده است كاربردهاي نظامي – دفاعي و امنيتي اين فناوري مورد بررسي قرار گيرد.
1.مقدمه
براي فناوري نانو كاربردهايي را در حوزه هاي مختلف از جمله غذا، دارو، كشاورزي، پزشكي و زيست فناوري تا الكترونيك، كامپيوتر، حمل و نقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوافضا و امنيت ملي، پتروشيمي، علوم مواد، الكترونيك، كامپوترهاي كوانتومي و غيره بر شمرده اند. كاربردهاي وسيع اين عرصه به همراه پيامدهاي اجتماعي، سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان يك زمينه فرارشته اي مطرح نموده است. هر چند آزمايش ها و تحقيقات پيرامون فناوري نانو از ابتداي دهه 80 قرن بيستم به طور جدي پيگيري شد، اما اثرات تحول آفرين، معجزه آسا و باور نكردني فناوري نانو در روند تحقيق و توسعه باعث گرديد كه نظر تمامي كشورهاي بزرگ به اين موضوع جلب گردد و فناوري نانو را به عنوان يكي از مهم ترين اولويت هاي پژوهشي خويش طي دهه اول قرن بيست و يكم محسوب نمايند. اما بهتر است بدانيم به موازات پيشرفت هاي شگرفي كه در اين زمينه حاصل شده است برخي ايده هاي خطرناك نيز شكل گرفته اند: مانند ساختن ماده اي به نام لكه قهوه ايي كه در صورت عدم كنترل صحيح مي تواند در عرض چند ساعت سراسر جهان را احاطه كرده و در ميان جوامع نسبت به پژوهش گران و اهداف آنها ترس و واهمه ايجاد كند.
2.نمونه هايي از به كارگيري فناوري نانو در سامانه هاي دفاعي – امنيتي
از نمونه هاي كاربردي فناوري نانو در سامانه هاي دفاعي – امنيتي مي توان به نانو مواد، نانو پودرها، نانوحسگرهاي مولكولي، نانو الكترونيك و MEMS اشاره نمود.
2-1- نانو مواد:
نانو مواد، مواد جديد و سبك، با مقاومت كششي بالا و عمر مفيدي چند برابر مواد متداول هستند كه از نانو كامپوزيت ها و نانو روكش ها به عنوان دسته اي از اين مواد مي توان نام برد.
2-1-1- نانو كامپوزيت ها و نانو فايبرگلاس
به طور كلي كامپوزيت ها متشكل از ماده اي به عنوان زمينه ماده ديگري به عنوان تقويت كننده هستند. اين مسئله تنوع پذيري خاصي به اين مواد مي بخشد. برخي از نانو كامپوزيت ها تركيبي از نانوالياف محكم كربن و الياف محكم كولار يا پلاستيك هاي مقاوم در برابر خوردگي هستند كه بسيار بهتر از فولاد و آلومينيوم عمل مي كنند. نانو كامپوزيت هاي پيشرفته در بسياري از اشياي روزمره نظير بدنه قايق ها، چوب هاي ماهي گيري و راكت هاي تنيس قابل كاربرد است، همچنين در صنايع هواپيمايي از قبيل هواپيماهاي ترابري نظامي، بالگردها، جنگنده ها، موشك اندازه ها و ماهواره ها رشد و توسعه قابل توجهي داشته است. استفاده از آهن آلات به دليل هزينه هاي بالا، وزن زياد و خوردگي در برابر شرايط جوي مقرون به صرفه نيستند. به كارگيري كامپوزيت ها و نانو كامپوزيت ها علاوه بر استحكام خوب و ارزان قيمت بودن باعث سبكي و افزايش عمر مفيد قطعه ا مي گردد. جايگزيني نانو كامپوزيت هاي سراميكي و پلاستيكي در قطعات مكانيكي و بدنه خودروها و اشياي پرنده مثل موشك مي تواند متضمن كاهش مصرف سوخت، افزايش عمر مفيد، افزايش برد و پنهان ماندن از ديد رادار گردد. در سال هاي اخير مشاهده شده كه افزايش نانو ذرات اكسيد آلومينيم به نيكل، موجب مي شود تا مقاومت كششي آن 5/2 برابر فولاد شود. آلومينيوم تقويت شده با الياف شيشه اين اميد را ايجاد كرده است كه بدنه هواپيماهاي آينده، 15 تا 28 درصد سبك تر از هواپيماهاي مشابه امروزي ساخته شوند. اين در حالي است كه با دو برابر كردن ابعاد هواپيما (كه از مواد سنتي ساخته شده باشد)، وزن آن سه تا چهار برابر مي شود. در اين ماده جديد، نانو الياف شيشه، در دماهاي بالا بين صفحات آلياژ آلومينيوم پرس شده اند. در آينده با پيشرفت فناوري توليد انبوه نانو لوله هاي كربني طويل، اين ماده با يك ششم وزن فولاد و50 برابر مقاومت كششي آن، جايگزين اين فلز قديمي مي شود و موجب دگرگوني در كل محيط زندگي خواهد شد. البته نه در آينده دور كه هم اكنون اين نانو لوله ها براي حصول كامپوزيت هاي سبك، بسيار مقاوم و رساناي الكتريسته، به صورت نه چندان دراز ولي هم راستا براي اختلاط با پلاستيك ها استفاده مي شوند؛ البته پيش از توليد تجاري ارزان اين نانو لوله ها براي مصارف نظامي – كه كيفيت بر قيمت غلبه دارد – مي توان از اين مواد سود جست. منسوجات خود ترميم شونده و مغناطيسي هاي دائمي داراي انرژي مغناطيسي چند برابر مغناطيس هاي عادي (براي استفاده در موتورهاي الكتريكي) از ديگر موارد قابل ذكر در اين زمينه به شمار مي رود. فايبرگلاس با ساختار شبكه اي به صورت تار و پودي، استحكام زيادي دارد. در اين مواد، الياف شيشه به صورت تارهاي نازك و تحت شرايط خاصي توليد شده، به طرق متفاوتي به هم بافته مي شوند؛ رايج ترين نوع آنها الياف بافته شده به صورت حصيري و الياف سوزني است. فناوري نانو با اعمل آرايش تار و پودي بين مولكول ها، نانو فايبرگلاس هاي بسيار محكم و سبكي ايجاد مي كند كه نسبت به انواع امروزي برتري بسياري دارند. اين مواد در كشتي هاي مسافربري، شناورهاي نظامي و زيردرياي ها كاربردهاي فراواني دارند.
2-1-2- نانو روكش ها
نانو روكش هاي تك مولكولي، يكي ديگر از زمينه هاي پژوهشي در حوزه نانو مواد است. لايه اي نازك از اين مواد را مي توان روي سطوح فلزي يا پلاستيكي نشاند و مقاومت سايشي و ضربه اي آنها را به شدت افزايش داد. از موارد جالب كاربردهاي نظامي در اين زمينه مي توان به موارد زير اشاره كرد:
- ساخت و طراحي لباس هاي مقاوم در برابر گلوله و مقاوم در برابر ضربه و آتش: استفاده از نانو روكش ها در الياف لباس هاي سربازان و نيروهاي امنيتي باعث سبك و قابل حمل شدن و استحكام آنها مي گردد.
- به كار بردن روكش هايي از جنس نانو اكسيدهاي فلزي براي تعمير قطعات فرسوده يا زنگ زده.
- ساخت كلاه هاي جنگي با مقاومت حرارتي بالا با استفاده از نانو روكش ها.
2-2- نانوپودرها
نمونه هايي از كاربردهاي نانوپودرها به شرح زير است:
- به دليل هم اندازه بودن اندازه برخي نانوپودرها با طول موج نور مرئي، اين طول موج را با تلألؤ بسيار زيادي منتشر مي كنند. مثلاً فلونورسانس فلز طلا در حالت نانو پودر بيش از ده برابر حالت معمولي آن است، لذا در منورها يا موادي كه نياز به پراش شديد طيف خاصي از نور مرئي يا مادون قرمز است، مي توان از نانو پودرهاي فلزي از جمله طلا استفاده كرد. به علاوه مي توان رنگ هاي متكي بر نانوپودر را به جاي رنگ هاي آلي به كار برد و هواپيماهايي را كه با فرسايش در سرماي شديد ارتفاعات مواجه هستند، رنگ آميزي خاص نمود.
- آلومينيوم در صورت واكنش با اكسيژن، چهار برابر هيدرازين انرژي آزاد مي كند، ولي واكنش گرمايي پودر به دليل كمبود سطح مؤثر، احتراق شديدي ندارد. اما نانوپودرهاي جديد آلومينيوم كاملاً مي سوزند و انرژي بالاي خود را آزاد مي كنند و مي توان در هر دو نوع سوخت جامد و مايع موشك، از آنها استفاده كرد. با توجه به سرعت واكنش احتراق، به نظر مي رسد به اكسيد كننده كمتري نياز باشد. همچنين از نانو پودرهاي فلزي مي توان به عنوان نسل بعد مواد انفجاري نيز ياد كرد.
با پيشرفت علم در دنيا و پيدايش تجهيزات الكترونيكي و تحولات عظيمي كه در چند دهه اخير و در خلال قرن بيستم به وقوع پيوست نياز به ساخت حسگرهاي دقيقتر، كوچكتر و داراي قابليت هاي بيشتر احساس شد. بالا بردن درجه حساسيت، بهره و دقت اين حسگرها به كشف مواد و ابزارهاي جديد نياز دارد. نانوحسگرها، حسگرهايي در ابعاد نانومتري هستند كه به خاطر كوچكي و نانومتري بودن ابعادشان از دقت واكنش پذيري بسيار بالايي برخوردارند به طوري كه حتي نسبت به حضور چند اتم از يك گاز هم عكس العمل نشان مي دهند. نانولوله ها به دليل دارا بودن خواص مكانيكي و الكترونيكي ويژه كاربردهاي متنوعي پيدا كردند از جمله مي توان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهايي با دقت و سرعت بسيار بالا براي تشخيص مواد در غلظت هاي بسيار پايين اشاره كرد.
با كمك فناوري نانو مي توان به شكل هاي مختلف، حسگرهايي تهيه كرد كه به صورت تغيير رنگ يا انتقال پيام، مواد شيميايي را در غلظت هاي مولكولي شناسايي كنند. از اين حسگرها مي توان براي آشكار سازي مواد مخدر و منفجره (مثلاً از بيرون چمدان) يا عوامل شيميايي مث لگازهاي اعصاب استفاده كرد. اين مسئله مي تواند روزي به صلاح بوياب منتهي شود.
2-4- نانو الكترونيك
نانو الكترونيك به عنوان يك فناوري متحول كننده، همه چيز از جمله فناوري نظامي را در هم خواهد ريخت. واقعيت مجازي پيچيده تر متكي بر نانو الكترونيك، مي تواند در شبيه سازي عيني بسياري از رخدادهاي استفاده شود و سامانه هاي مديريتي و آموزشي پرسنل را ارتقا دهد. قوي تر بودن تراشه هاي الكترونيكي، بيان گر دقت ناوبري، هواپيما و موشك هاست. كافي است تصور كنيد يك ابررايانه را در ون يك موشك قرار داده ايم. توانايي تحليل و انتقال داده بالا، موجب مي شود سنجش از راه دور ( كه در شناسايي عمليات نظامي دخيل است) بيشتر مفيد باشد و اطلاعات بيشتري را بتوان از آن استخراج كرد (مثل ردگيري يك پايگاه زيرزميني يا حركات دشمن در پس مه و گرد و غبار شايد در آن هنگام ساده ترين كارها، پيش بيني زمان دقيق نزولات آسماني و شكست هاي نظامي باشد. آنچه مسلم است اين كه، اثرات چنين فناوري بزرگي را به سختي مي توان پيش بيني كرد.
2-5 NEMs
اين سامانه، بيانگر سامانه هاي مكانيكي – الكترونيكي در ابعاد نانومتر است. اين سامان ها نوعي فناوري ويژه اند كه كاري مشابه حسگرها دارند. اين تراشه هاي كوچك به صورت بازوهايي كوچك يا مانند چشم هستند كه عمل مخابره كردن پيام هاي محيطي مثل گرما، فشار، سرعت و ... را بر عهده دارند. از مزاياي اين سامانه كوچكي آن است كه مي شود در همه جا آن را استفاده كرد، از ران بودن و مصرف انرژي كم و سادگي در تعمير از ديگر خصوصيات اين سامانه است. از اين سامانه ها مي توان در موشك ها جهت هدايت بهتر و همچنين در خمپاره اندازها براي حذف سامانه هاي مكانيكي از آن سود جست. برخي از شركت هاي خارجي در پي جايگزيني سامانه هاي NEMS به جاي مين هاي ضد نفر هستند. اين سامانه شامل مجموعه اي از حسگرهاي سنجش از راه نزديك و دور است و مي تواند به كامپيوتر دستي فردي در چند كيلومتر دورتر هشدار دهد كه شخصي در حال نفوذ است.
فناوري نانو داراي دامنه استفاده وسيع در صنايع دفاعي – نظامي است و تأثير عمده اي در پيشرفت هر چه بيشتر سامانه هاي دفاعي دارد. هوشمندي بيشتر، اندازه و وزن كوچك تر، از مهم ترين نتايج كاربردهاي فناوري نانو در صنايع دفاعي است. برخي اطلاعات منتشره در دنيا نشان مي دهد كه بعضي از دستاوردهاي آن در سال هاي جاري به تحقق پيوسته يا خواهد پيوست. كشور ما نيز قطعاً نياز دارد، با برنامه ريزي بلند مدت، بخش دفاعي خود را با اين روند اجتناب ناپذير دنيا همراه سازد. بدين منظور پيشنهاد مي شود اولاً فناوري نانو به عنوان يكي از محورهاي اولويت دار در وزارت دفاع مورد توجه قرار گيرد؛ ثانياً برنامه اي براي موفقيت در اين عرصه زير نظر مسئولان رده بالاي وزارت دفاع تدوين شود و آموزش پژوهشگران، استفاده از توانايي پژوهشي دانشگاه ها، مراكز پژوهشگران، استفاده از توانايي پژوهشي دانشگاه ها، مراكز پژوهشي و ايرانيان مقيم خارج از كشور، جزء بخش هاي اين برنامه قرار گيرد.
