نگاهی به کاربردهای فناوری نانو در عرصه دفاعی – امنیتی

به کارگیری فناوری نانو در صنایع نظامی به خصوص در زمینه امنیتی – دفاعی در دهه اخیر مورد توجه پژوهش گران قرار گرفته است. استفاده از این فناوری در تجهیزات دفاعی راه هایی به سوی بهبود اسلحه ها، ابتکار در ساخت مواد با وزن سبک و مقاوم به دمای بالا برای هواپیماها، راکت ها و ایستگاه های فضایی را هموار نموده است. تسلط اطلاعاتی از طریق نانو الکترونیک پیشرفته، به عنوان یک توانایی مهم نظامی، کارایی بالاتر در تجهیزات نظامی و استفاده از ربات های پیشرفته به جای استفاده از نیروی انسانی نظامی، پیشرفت در امر شناسایی و در نتیجه مراقبت از عوامل شیمیایی، کاهش خطر برای سربازان و بهبود کارایی خودروهای نظامی از دیگر قابلیت های این فناوری نوین در حوزه نظامی – دفاعی و امنیتی است. در این مقاله سعی شده است کاربردهای نظامی – دفاعی و امنیتی این فناوری مورد بررسی قرار گیرد.
۱) مقدمه
برای فناوری نانو کاربردهایی را در حوزه های مختلف از جمله غذا، دارو، کشاورزی، پزشکی و زیست فناوری تا الکترونیک، کامپیوتر، حمل و نقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوافضا و امنیت ملی، پتروشیمی، علوم مواد، الکترونیک، کامپوترهای کوانتومی و غیره بر شمرده اند. کاربردهای وسیع این عرصه به همراه پیامدهای اجتماعی، سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به عنوان یک زمینه فرارشته ای مطرح نموده است. هر چند آزمایش ها و تحقیقات پیرامون فناوری نانو از ابتدای دهه ۸۰ قرن بیستم به طور جدی پیگیری شد، اما اثرات تحول آفرین، معجزه آسا و باور نکردنی فناوری نانو در روند تحقیق و توسعه باعث گردید که نظر تمامی کشورهای بزرگ به این موضوع جلب گردد و فناوری نانو را به عنوان یکی از مهم ترین اولویت های پژوهشی خویش طی دهه اول قرن بیست و یکم محسوب نمایند. اما بهتر است بدانیم به موازات پیشرفت های شگرفی که در این زمینه حاصل شده است برخی ایده های خطرناک نیز شکل گرفته اند: مانند ساختن ماده ای به نام لکه قهوه ایی که در صورت عدم کنترل صحیح می تواند در عرض چند ساعت سراسر جهان را احاطه کرده و در میان جوامع نسبت به پژوهش گران و اهداف آنها ترس و واهمه ایجاد کند.
۲) نمونه هایی از به کارگیری فناوری نانو در سامانه های دفاعی – امنیتی
از نمونه های کاربردی فناوری نانو در سامانه های دفاعی – امنیتی می توان به نانو مواد، نانو پودرها، نانوحسگرهای مولکولی، نانو الکترونیک و MEMS اشاره نمود.
۲-۱) نانو مواد:
نانو مواد، مواد جدید و سبک، با مقاومت کششی بالا و عمر مفیدی چند برابر مواد متداول هستند که از نانو کامپوزیت ها و نانو روکش ها به عنوان دسته ای از این مواد می توان نام برد.
۲-۱-۱) نانو کامپوزیت ها و نانو فایبرگلاس
به طور کلی کامپوزیت ها متشکل از ماده ای به عنوان زمینه ماده دیگری به عنوان تقویت کننده هستند. این مسئله تنوع پذیری خاصی به این مواد می بخشد. برخی از نانو کامپوزیت ها ترکیبی از نانوالیاف محکم کربن و الیاف محکم کولار یا پلاستیک های مقاوم در برابر خوردگی هستند که بسیار بهتر از فولاد و آلومینیوم عمل می کنند. نانو کامپوزیت های پیشرفته در بسیاری از اشیای روزمره نظیر بدنه قایق ها، چوب های ماهی گیری و راکت های تنیس قابل کاربرد است، همچنین در صنایع هواپیمایی از قبیل هواپیماهای ترابری نظامی، بالگردها، جنگنده ها، موشک اندازه ها و ماهواره ها رشد و توسعه قابل توجهی داشته است. استفاده از آهن آلات به دلیل هزینه های بالا، وزن زیاد و خوردگی در برابر شرایط جوی مقرون به صرفه نیستند. به کارگیری کامپوزیت ها و نانو کامپوزیت ها علاوه بر استحکام خوب و ارزان قیمت بودن باعث سبکی و افزایش عمر مفید قطعه ا می گردد. جایگزینی نانو کامپوزیت های سرامیکی و پلاستیکی در قطعات مکانیکی و بدنه خودروها و اشیای پرنده مثل موشک می تواند متضمن کاهش مصرف سوخت، افزایش عمر مفید، افزایش برد و پنهان ماندن از دید رادار گردد. در سال های اخیر مشاهده شده که افزایش نانو ذرات اکسید آلومینیم به نیکل، موجب می شود تا مقاومت کششی آن ۵/۲ برابر فولاد شود. آلومینیوم تقویت شده با الیاف شیشه این امید را ایجاد کرده است که بدنه هواپیماهای آینده، ۱۵ تا ۲۸ درصد سبک تر از هواپیماهای مشابه امروزی ساخته شوند. این در حالی است که با دو برابر کردن ابعاد هواپیما (که از مواد سنتی ساخته شده باشد)، وزن آن سه تا چهار برابر می شود. در این ماده جدید، نانو الیاف شیشه، در دماهای بالا بین صفحات آلیاژ آلومینیوم پرس شده اند. در آینده با پیشرفت فناوری تولید انبوه نانو لوله های کربنی طویل، این ماده با یک ششم وزن فولاد و۵۰ برابر مقاومت کششی آن، جایگزین این فلز قدیمی می شود و موجب دگرگونی در کل محیط زندگی خواهد شد. البته نه در آینده دور که هم اکنون این نانو لوله ها برای حصول کامپوزیت های سبک، بسیار مقاوم و رسانای الکتریسته، به صورت نه چندان دراز ولی هم راستا برای اختلاط با پلاستیک ها استفاده می شوند؛ البته پیش از تولید تجاری ارزان این نانو لوله ها برای مصارف نظامی – که کیفیت بر قیمت غلبه دارد – می توان از این مواد سود جست. منسوجات خود ترمیم شونده و مغناطیسی های دائمی دارای انرژی مغناطیسی چند برابر مغناطیس های عادی (برای استفاده در موتورهای الکتریکی) از دیگر موارد قابل ذکر در این زمینه به شمار می رود. فایبرگلاس با ساختار شبکه ای به صورت تار و پودی، استحکام زیادی دارد. در این مواد، الیاف شیشه به صورت تارهای نازک و تحت شرایط خاصی تولید شده، به طرق متفاوتی به هم بافته می شوند؛ رایج ترین نوع آنها الیاف بافته شده به صورت حصیری و الیاف سوزنی است. فناوری نانو با اعمل آرایش تار و پودی بین مولکول ها، نانو فایبرگلاس های بسیار محکم و سبکی ایجاد می کند که نسبت به انواع امروزی برتری بسیاری دارند. این مواد در کشتی های مسافربری، شناورهای نظامی و زیردریای ها کاربردهای فراوانی دارند.
۲-۱-۲) نانو روکش ها
نانو روکش های تک مولکولی، یکی دیگر از زمینه های پژوهشی در حوزه نانو مواد است. لایه ای نازک از این مواد را می توان روی سطوح فلزی یا پلاستیکی نشاند و مقاومت سایشی و ضربه ای آنها را به شدت افزایش داد. از موارد جالب کاربردهای نظامی در این زمینه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
▪ ساخت و طراحی لباس های مقاوم در برابر گلوله و مقاوم در برابر ضربه و آتش: استفاده از نانو روکش ها در الیاف لباس های سربازان و نیروهای امنیتی باعث سبک و قابل حمل شدن و استحکام آنها می گردد.
▪ به کار بردن روکش هایی از جنس نانو اکسیدهای فلزی برای تعمیر قطعات فرسوده یا زنگ زده.
▪ ساخت کلاه های جنگی با مقاومت حرارتی بالا با استفاده از نانو روکش ها.
۲-۲) نانوپودرها
نمونه هایی از کاربردهای نانوپودرها به شرح زیر است:
▪ به دلیل هم اندازه بودن اندازه برخی نانوپودرها با طول موج نور مرئی، این طول موج را با تلألؤ بسیار زیادی منتشر می کنند. مثلاً فلونورسانس فلز طلا در حالت نانو پودر بیش از ده برابر حالت معمولی آن است، لذا در منورها یا موادی که نیاز به پراش شدید طیف خاصی از نور مرئی یا مادون قرمز است، می توان از نانو پودرهای فلزی از جمله طلا استفاده کرد. به علاوه می توان رنگ های متکی بر نانوپودر را به جای رنگ های آلی به کار برد و هواپیماهایی را که با فرسایش در سرمای شدید ارتفاعات مواجه هستند، رنگ آمیزی خاص نمود.
▪ آلومینیوم در صورت واکنش با اکسیژن، چهار برابر هیدرازین انرژی آزاد می کند، ولی واکنش گرمایی پودر به دلیل کمبود سطح مؤثر، احتراق شدیدی ندارد. اما نانوپودرهای جدید آلومینیوم کاملاً می سوزند و انرژی بالای خود را آزاد می کنند و می توان در هر دو نوع سوخت جامد و مایع موشک، از آنها استفاده کرد. با توجه به سرعت واکنش احتراق، به نظر می رسد به اکسید کننده کمتری نیاز باشد. همچنین از نانو پودرهای فلزی می توان به عنوان نسل بعد مواد انفجاری نیز یاد کرد.
۲-۳) نانو حسگرهای مولکولی
با پیشرفت علم در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهه اخیر و در خلال قرن بیستم به وقوع پیوست نیاز به ساخت حسگرهای دقیقتر، کوچکتر و دارای قابلیت های بیشتر احساس شد. بالا بردن درجه حساسیت، بهره و دقت این حسگرها به کشف مواد و ابزارهای جدید نیاز دارد. نانوحسگرها، حسگرهایی در ابعاد نانومتری هستند که به خاطر کوچکی و نانومتری بودن ابعادشان از دقت واکنش پذیری بسیار بالایی برخوردارند به طوری که حتی نسبت به حضور چند اتم از یک گاز هم عکس العمل نشان می دهند. نانولوله ها به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی و الکترونیکی ویژه کاربردهای متنوعی پیدا کردند از جمله می توان به استفاده از آنها به عنوان حسگرهایی با دقت و سرعت بسیار بالا برای تشخیص مواد در غلظت های بسیار پایین اشاره کرد.
با کمک فناوری نانو می توان به شکل های مختلف، حسگرهایی تهیه کرد که به صورت تغییر رنگ یا انتقال پیام، مواد شیمیایی را در غلظت های مولکولی شناسایی کنند. از این حسگرها می توان برای آشکار سازی مواد مخدر و منفجره (مثلاً از بیرون چمدان) یا عوامل شیمیایی مث لگازهای اعصاب استفاده کرد. این مسئله می تواند روزی به صلاح بویاب منتهی شود.
۲-۴) نانو الکترونیک
نانو الکترونیک به عنوان یک فناوری متحول کننده، همه چیز از جمله فناوری نظامی را در هم خواهد ریخت. واقعیت مجازی پیچیده تر متکی بر نانو الکترونیک، می تواند در شبیه سازی عینی بسیاری از رخدادهای استفاده شود و سامانه های مدیریتی و آموزشی پرسنل را ارتقا دهد. قوی تر بودن تراشه های الکترونیکی، بیان گر دقت ناوبری، هواپیما و موشک هاست. کافی است تصور کنید یک ابررایانه را در ون یک موشک قرار داده ایم. توانایی تحلیل و انتقال داده بالا، موجب می شود سنجش از راه دور ( که در شناسایی عملیات نظامی دخیل است) بیشتر مفید باشد و اطلاعات بیشتری را بتوان از آن استخراج کرد (مثل ردگیری یک پایگاه زیرزمینی یا حرکات دشمن در پس مه و گرد و غبار شاید در آن هنگام ساده ترین کارها، پیش بینی زمان دقیق نزولات آسمانی و شکست های نظامی باشد. آنچه مسلم است این که، اثرات چنین فناوری بزرگی را به سختی می توان پیش بینی کرد.
۲-۵) NEMs
این سامانه، بیانگر سامانه های مکانیکی – الکترونیکی در ابعاد نانومتر است. این سامان ها نوعی فناوری ویژه اند که کاری مشابه حسگرها دارند. این تراشه های کوچک به صورت بازوهایی کوچک یا مانند چشم هستند که عمل مخابره کردن پیام های محیطی مثل گرما، فشار، سرعت و ... را بر عهده دارند. از مزایای این سامانه کوچکی آن است که می شود در همه جا آن را استفاده کرد، از ران بودن و مصرف انرژی کم و سادگی در تعمیر از دیگر خصوصیات این سامانه است. از این سامانه ها می توان در موشک ها جهت هدایت بهتر و همچنین در خمپاره اندازها برای حذف سامانه های مکانیکی از آن سود جست. برخی از شرکت های خارجی در پی جایگزینی سامانه های NEMS به جای مین های ضد نفر هستند. این سامانه شامل مجموعه ای از حسگرهای سنجش از راه نزدیک و دور است و می تواند به کامپیوتر دستی فردی در چند کیلومتر دورتر هشدار دهد که شخصی در حال نفوذ است.
۳) نتیجه گیری
فناوری نانو دارای دامنه استفاده وسیع در صنایع دفاعی – نظامی است و تأثیر عمده ای در پیشرفت هر چه بیشتر سامانه های دفاعی دارد. هوشمندی بیشتر، اندازه و وزن کوچک تر، از مهم ترین نتایج کاربردهای فناوری نانو در صنایع دفاعی است. برخی اطلاعات منتشره در دنیا نشان می دهد که بعضی از دستاوردهای آن در سال های جاری به تحقق پیوسته یا خواهد پیوست. کشور ما نیز قطعاً نیاز دارد، با برنامه ریزی بلند مدت، بخش دفاعی خود را با این روند اجتناب ناپذیر دنیا همراه سازد. بدین منظور پیشنهاد می شود اولاً فناوری نانو به عنوان یکی از محورهای اولویت دار در وزارت دفاع مورد توجه قرار گیرد؛ ثانیاً برنامه ای برای موفقیت در این عرصه زیر نظر مسئولان رده بالای وزارت دفاع تدوین شود و آموزش پژوهشگران، استفاده از توانایی پژوهشی دانشگاه ها، مراکز پژوهشگران، استفاده از توانایی پژوهشی دانشگاه ها، مراکز پژوهشی و ایرانیان مقیم خارج از کشور، جزء بخش های این برنامه قرار گیرد.

گردآوری:محسن مرادی

منبع : خبرگزاری فارس