Использование новых материалов в «костюме скорпиона»

Одна из основных деталей костюма солдата будущего - бронежилет. Бронежилет будет иметь толщину всего несколько миллиметров и создать его предполагается на основе полиуретановых волокон диаметром около 100 нм, близких по структуре к паутине, но только более легких и гибких. Сочетание гибкости с необходимой жесткостью, как обычно, достигается созданием композиционного материала: к определенным местам волокон присоединяются наночастицы, объединяя волокна в прочную сетку.

Б ольшинство необходимого оборудования будет интегрировано в сам костюм: между волокнами основной ткани будут вплетены разнообразные «умные» наноструктуры, позволяющие распознавать химические и биологические токсины, реагировать на удар или кровотечение меньше чем за секунду, поддерживать нормальную температуру тела. Характерная для композиционных материалов многофункциональность достигнет фантастического развития. Микроклиматическая система будет автоматически нагнетать в специальные капилляры одежды теплый или прохладный воздух. В костюм будут вмонтированы гибкие солнечные панели, что заметно повысит автономность солдата. Предполагается также автоматическое «камуфляжное» изменение цвета и преломление света с целью достижения частичной «невидимости».

Мэмс и нэмс системы

Разработка экзоскелета, учитывая его разнообразные функции, - сложная задача. На первом этапе в костюм будут вмонтированы уже существующие МЭМС-акселерометры (аналогичные детекторам подушек безопасности в автомобиле), которые через несколько лет заменят на НЭМС-акселерометры. Реакция экзоскелета будет мгновенной (меньше секунды) и не зависящей от солдата. Например, определенные его участки могут стать по сигналу медицинского компьютера жесткими и превратиться в шину для поврежденной конечности. Аналогична реакция на ударную волну от пуль и осколков: мгновенно поражаемая часть костюма становится жесткой, а особенности применяемых в костюме полимерных материалов (исследователи пока не отказываются от применения полимерных материалов типа кевлара или русского армса) позволят распределить кинетическую энергию удара по достаточно большой площади.

Для решения всех этих задач необходимо с помощью математического моделирования определить оптимальные места расположения датчиков. Затем следует проверить предлагаемый новый полимерный материал на совместимость с живой тканью при длительном контакте. Наконец, необходима разработка программы для медицинского компьютера.

Экзоскелет

Предполагается, что специально сконструированные наномашины - усилители экзоскелета модели 2010 г. увеличат силу солдата на 35%, модели 2020 г. - на 300% . По словам специалистов, скорее не солдат будет носить броню, а броня будет носить солдата. В наибольшей степени продвинулась разработка роботизированных ног (рис. 11.4). На каждую ногу надевается гидравлический каркас с сенсорами, 40 датчиков которого улавливают напряжение и движение мышц, а солдат без специального технического инструктажа марширует в 35килограммовом (пока!) экзоскелетоне, имея 24 кг выкладки, почти не ощущая их веса. Кроме режима ходьбы, предусмотрен режим бега. Создание экзоскелетов для плечевого пояса и рук, которые планируют объединить с экзоскелетом нижних конечностей, оказалось более сложной задачей.

Устройство ботинок позволит аккумулировать, а затем в нужный момент использовать часть энергии бега. Солдат или спасатель (именно спасатель, без бронежилета и шлема, изображен на рисунке 11.4) сможет перепрыгивать через высокие и широкие препятствия, легко взбираться на стены и пр.

Дальнейшая миниатюризация экзоскелета прежде всего должна коснуться источника энергии, который пока занимает объемистый рюкзак.