Nanotechnologie ve válce - Nanotechnology in warfare

Hlavní článek: Nanotechnologie
Jednostěnný Uhlíková nanotrubice, skládající se z grafitového listu zabaleného do tvaru válce.

Nanotechnologie ve válce je pobočkou nanověda ve kterém jsou molekulární systémy navrženy, vyrobeny a vytvořeny tak, aby vyhovovaly a nano měřítku (1-100 nm).[1] Uplatnění této technologie, zejména v oblasti válčení a obrany, připravilo půdu pro budoucí výzkum v kontextu zbrojení. Nanotechnologie spojuje řadu vědeckých oborů, včetně materiálových věd, chemie, fyziky, biologie a inženýrství.[2][3]

Pokrok v této oblasti vedl ke kategorizovanému vývoji takových nano zbraní s různou klasifikací; malé robotické stroje, hyperreaktivní výbušniny a elektromagnetické super materiály.[4] S tímto technologickým růstem se objevily důsledky souvisejících rizik a dopadů, jakož i regulace v boji proti těmto účinkům. Tyto dopady vedou k problémům týkajícím se globální bezpečnosti, bezpečnosti společnosti a životního prostředí. Aby bylo možné držet krok s dynamickým růstem a rozvojem nanovědy, bude možná nutné neustále sledovat právní předpisy, a to kvůli možným výhodám nebo rizikům jejího používání. Očekávání takových dopadů prostřednictvím regulace by „zabránilo nevratným škodám“ při provádění nanotechnologií souvisejících s obranou ve válčení.[5]

Počátky

Historické využití nanotechnologií v oblasti válčení a obrany bylo rychlé a rozsáhlé. Během posledních dvou desetiletí mnoho zemí financovalo vojenské aplikace této technologie, včetně; Čína, Velká Británie, Rusko a zejména USA. Vláda USA byla v této oblasti považována za národní vůdce v oblasti výzkumu a vývoje, nyní však konkuruje mezinárodní konkurenci, protože se zvyšuje uznání eminence nanotechnologií.[6] Růst této sféry má proto dominantní platformu v čele vojenských zájmů při využívání nebo zneužití její moci.

Americká národní iniciativa pro nanotechnologie

V roce 2000 vláda Spojených států vyvinula a Národní iniciativa pro nanotechnologie zaměřit financování na rozvoj nanovědy a jejích technologií se silným zaměřením na využití potenciálu nano zbraně. Tento původní návrh USA se nyní rozrostl o koordinaci aplikace nanotechnologií v mnoha obranných programech i ve všech vojenských frakcích včetně letectva, armády a námořnictva. Od finančního roku 2001 do roku 2014 přispěla americká vláda na nanovědu částkou přibližně 19,4 miliard USD, navíc na vývoj a výrobu nano zbraní pro vojenskou obranu.[7] Zákon o výzkumu a vývoji nanotechnologií v 21. století (2003) předpokládá, že si Spojené státy budou i nadále udržovat vedoucí postavení v oblasti nanotechnologií prostřednictvím národní spolupráce, produktivity a konkurenceschopnosti, aby si tuto dominanci udržely.[8]

Vývoj

Úspěšné přechody nanotechnologií na obranné produkty:[9]

  • Životnost povlaků materiálu se zvýšila z hodin na roky, avšak další vývoj pokračuje (viz níže).
  • Manipulace s nanostrukturovaným silikátem snižuje izolační hmotnost o 980 liber.
  • Vysoce výkonná mikrovlnná trouba (HPM) zařízení se sníženou hmotností, tvarem a spotřebou energie.

Vláda Spojených států zařadila vojenský účel rozvoje nanotechnologií do popředí svého národního rozpočtu a politiky v celé vládě Clintona a Bushe, přičemž oddělení obrany plánuje pokračovat s touto prioritou po celé 21. století.[10] V reakci na asertivní americké financování nanotechnologií zaměřených na obranu, mnoho globálních aktérů od té doby vytvořilo podobné programy.

Čína

V subkategorii nanomateriálů si Čína zajišťuje druhé místo za Spojenými státy v počtu vydaných výzkumných publikací.[11] Dohady stojí nad účelem rychlého čínského rozvoje, který by konkuroval USA, přičemž 1/5 jejich vládního rozpočtu byla vynaložena na výzkum (337 milionů USD).[12] V roce 2018 zveřejnila univerzita v Pekingu Tsinghua svá zjištění, kde vylepšila uhlíkové nanotrubice, aby nyní odolaly hmotnosti přes 800 tun, což vyžaduje pouze 1materiálu.[13] Vědecký nanotechnologický tým naznačil aplikace v oblasti letectví a kosmonautiky a ukázal příslib pro nano-zbraně související s obranou.[14] The Čínská akademie věd Viceprezident Chunli Bai uvedl, že je třeba zaměřit se na překlenutí propasti mezi „základním výzkumem a aplikací“.[15] aby Čína mohla prosazovat svoji globální konkurenceschopnost v oblasti nanotechnologií.

V letech 2001 až 2004 přibližně 60 zemí globálně provedlo národní programy nanotechnologií. Podle R. D Sheltona, mezinárodního hodnotitele technologií, se výzkum a vývoj v této oblasti „nyní stal sociálně-ekonomickým cílem ... oblastí intenzivní mezinárodní spolupráce a konkurence“. [16] Jak 2017, data ukázala 4725 patentů zveřejněných v USPTO pouze USA, přičemž si svoji pozici lídra v nanotechnologii udržují již 20 let.[17]

Aktuální výzkum

Nejnovější výzkum vojenských nanotechnologických zbraní zahrnuje výrobu obranného vojenského aparátu s cílem vylepšit stávající konstrukce lehkých, flexibilních a odolných materiálů. Tyto inovativní designy jsou vybaveny funkcemi, které také zvyšují ofenzivní strategii prostřednictvím snímacích zařízení a manipulace s elektromechanickými vlastnostmi.

Voják v bitevním obleku

Institut pro nanotechnologie vojáků (ISN), který vychází z partnerství mezi armádou Spojených států a USA MIT, poskytl příležitost zaměřit financování a výzkumné činnosti čistě na vývoj brnění ke zvýšení přežití vojáků. Každý ze sedmi týmů vyrábí inovativní vylepšení pro různé aspekty budoucího kombinézy amerických vojáků. Mezi tyto další vlastnosti patří materiál pohlcující energii chránící před výbuchy nebo muničními šoky, upravené senzory pro detekci chemikálií a toxinů a také zabudovaná nano zařízení k identifikaci osobních zdravotních problémů, jako jsou krvácení a zlomeniny.[18] Tento oblek by byl umožněn pokročilými nano materiály, jako jsou uhlíkové nanotrubice tkané do vláken, což umožňuje posílení strukturálních kapacit a flexibility, avšak příprava se stává problémem kvůli nemožnosti používat automatizovanou výrobu.[19]

Vylepšené materiály

Vytvoření sol-gelových keramických povlaků chránilo kovy před; opotřebení, zlomeniny a vlhkost, umožňující přizpůsobení mnoha tvarům a velikostem, jakož i pomoc „materiálům, které nevydrží vysokou teplotu“.[20] Současný výzkum se zaměřuje na řešení problémů s trvanlivostí, kde trhliny mezi povlakem a materiálem omezují jeho použití a životnost. Snahou tohoto výzkumu je nalezení efektivnějšího a nákladově efektivnějšího využití při aplikaci nanotechnologií pro vojenské skupiny letectva a námořnictva. Integrace vláknem vyztužených nanomateriálů do konstrukčních prvků, jako jsou pláště raket, může omezit přehřátí, zvýšit spolehlivost, pevnost a tažnost materiálů použitých pro takovou nanotechnologii.[21]

Komunikační zařízení

Očekává se, že nanotechnologie určená pro pokročilou komunikaci vybaví vojáky a vozidla paprsky mikroantény, štítky pro dálkovou identifikaci, akustickými poli, přijímači mikro GPS a bezdrátovou komunikací.[22] Nanotech usnadňuje snazší komunikaci související s obranou díky nižší spotřebě energie, nízké hmotnosti, účinnosti energie a také menší a levnější výrobě.[23] Specifické vojenské použití této technologie zahrnuje letecké aplikace jako; palivové články z tuhého oxidu zajišťující trojnásobek energie, bezpečnostní kamery na mikročipech, výkonnostní monitory a kamery až 18 g.[24]

Mini-atomovky

USA spolu se zeměmi, jako je Rusko a Německo, využívají výhod malých nanotechnologií a používají je k jaderným výbušninám typu „mini-atomovka“.[25] Tato zbraň by vážila 5 liber, se silou 100 tun TNT,[26][je zapotřebí lepší zdroj ] což mu dává možnost zničit a ohrozit lidstvo. Strukturální integrita by zůstala stejná jako jaderné bomby, avšak vyráběny z nanomateriálů, které umožňují výrobu v menším měřítku.[27]

Inženýři i vědci si uvědomují, že některé z těchto navrhovaných vývojů nemusí být v příštích dvou desetiletích proveditelné, protože je třeba provést další výzkum a vylepšit modely, aby byly rychlejší a efektivnější. Zejména molekulární nanotechnologie, vyžaduje další pochopení manipulace a reakce, aby se přizpůsobila vojenské scéně.[28]

Dopady

Nanotechnologie a její použití ve válkách slibuje hospodářský růst, nicméně přichází se zvýšenou hrozbou pro mezinárodní bezpečnost a udržování míru. Rychlý rozvoj nových nanotechnologií vyvolal diskusi o dopadech tohoto vývoje na geopolitiku, etiku a životní prostředí.

Geopolitické

Obtížnost kategorizace nano zbraní a jejich zamýšlené účely (obranné nebo útočné) narušuje rovnováhu stability a důvěry v globální prostředí. „Nedostatečná transparentnost vznikající technologie nejen negativně ovlivňuje vnímání veřejnosti, ale také negativně ovlivňuje vnímanou rovnováhu sil ve stávajícím bezpečnostním prostředí.“[29] Mír a soudržnost mezinárodní struktury mohou být negativně ovlivněny pokračujícím vojenským vývojem nanotechnologií ve válčení. Nejednoznačnost a nedostatečná transparentnost výzkumu zvyšují obtížnost regulace v této oblasti. Podobně argumenty předložené z vědeckého hlediska zdůrazňují omezené známé informace týkající se důsledků vytvoření takové výkonné technologie, pokud jde o reakci samotných nanočástic. „Přestože bylo dosaženo velkého vědeckého a technologického pokroku, zůstává mnoho otázek ohledně chování hmoty na úrovni nanoměřítků a je třeba se ještě naučit značné vědecké znalosti.“[9]

Životní prostředí

Zavedení nanotechnologie do každodenního života umožňuje potenciální výhody použití, ale přináší možnost neznámých důsledků pro životní prostředí a bezpečnost. Možný pozitivní vývoj zahrnuje vytvoření nano-zařízení ke snížení zbývající radioaktivity v oblastech, stejně jako senzory pro detekci znečišťujících látek a úpravu směsí paliva a vzduchu.[30] Mohou zahrnovat související rizika; vojenský personál vdechující nanočástice přidané k palivu, možná absorpce nanočástic ze senzorů do kůže, vody, vzduchu nebo půdy, disperze částic z výbuchů prostředím (větrem) a likvidace nanotechnologických baterií potenciálně ovlivňujících ekosystémy.[31] Aplikace pro materiály nebo výbušná zařízení umožňují zabalit větší objem nano-prášků do menší zbraně, což má za následek silnější a možná smrtelný toxický účinek.[32]

Sociální a etické

Není známo, jaký je plný rozsah důsledků, které mohou nastat v sociální a etické oblasti. Lze provést odhady souvisejících dopadů, protože mohou odrážet podobný vývoj technologického vývoje a ovlivňovat všechny oblasti.[33] Hlavní etické nejistoty zahrnují míru, do jaké moderní nanotechnologie ohrozí soukromí, světovou spravedlnost a spravedlnost a současně povede ke sporům o patenty a vlastnická práva.[34] Zastřešující sociální a humanitární problém vyplývá z tvůrčího záměru tohoto vývoje. „Síla zabít nebo zajmout debatu“ zdůrazňuje neetický účel a funkci ničení, které tyto nanotechnologické zbraně dodávají uživateli.[35]

Kontroverze týkající se inovací a aplikace nanotechnologií ve válčení zdůrazňují nebezpečí, že nebudou předem stanovena rizika nebo že budou zohledněny možné dopady takové technologie. „Hrozba jaderných zbraní vedla ke studené válce. Stejný trend lze očekávat i u nanotechnologií, které mohou vést k takzvaným nanodům, nové době ničení,“ uvedlo americké ministerstvo obrany.[21] Podobně zpráva vydaná Oxfordskou univerzitou varuje před předčasným vyhynutím lidské rasy s 5% rizikem, že k tomu dojde v důsledku vývoje „molekulárních nanotechnických zbraní“.[36]

Nařízení

Mezinárodní regulace takových obav týkajících se otázek nanotechnologií a jejich vojenských aplikací neexistují. V současné době neexistuje rámec, který by prosazoval nebo podporoval mezinárodní spolupráci s cílem omezit výrobu nebo monitorovat výzkum a vývoj nanotechnologií pro obranné použití.[37] „I když bude vytvořen nadnárodní regulační rámec, je nemožné určit, zda země nevyhovuje, pokud člověk nedokáže určit celý rozsah výzkumu, vývoje nebo výroby.“[29]

Vytváření právních předpisů k udržení kroku s rychlým vývojem produktů a nových materiálů ve vědeckých sférách by představovalo překážku pro konstrukci fungujících a příslušných předpisů. Produktivní regulace by měla zajistit veřejné zdraví a bezpečnost, zohlednit environmentální a mezinárodní zájmy, ale neomezovat inovace nově se objevujících myšlenek a aplikací pro nanotechnologie.[38]

Navrhované nařízení

Přístupy k rozvoji legislativy mohou zahrnovat postup směrem k utajovaným nediskriminačním informacím týkajícím se vojenského využití nanotechnologií. Článek, který napsal Harvard Journal of Law and Technology, pojednává o zákonech, které by se točily kolem konkrétních kontrol vývozu a odrazovaly by od civilního nebo soukromého výzkumu nanomateriálů.[39] Tento návrh navrhuje napodobit Americký zákon o atomové energii z roku 1954, omezující jakékoli šíření informací o vlastnostech a vlastnostech nanotechnologie při vytváření.[40]

Registr nanomateriálů

Národní registr Spojených států pro nanotechnologie umožnil veřejnou sféru, kde jsou k dispozici zprávy o kurátorských datech o fyzikálně-chemických vlastnostech a interakcích nanomateriálů.[41] Rejstřík, který vyžaduje další vývoj a častější dobrovolné přidávání, by mohl zahájit globální regulaci a spolupráci týkající se nanotechnologií ve válce.

Registr byl vyvinut s cílem usnadnit standardizaci, formátování a sdílení údajů. Díky větší shodě a spolupráci může tento model sdílení údajů „zjednodušit úroveň úsilí komunity při hodnocení údajů o nanomateriálech ze studií environmentálních a biologických interakcí.“[42] Analýza takového registru by byla prováděna s odbornými znalostmi profesionálních nano vědců, což by vytvořilo filtrační mechanismus pro všechny potenciálně nově vyvinuté nebo nebezpečné materiály.

Tato myšlenka konkrétního nemateriálního registru však není originální, protože již dříve bylo vyvinuto několik databází, včetně caNanoLab a InterNano, které jsou poutavé a přístupné veřejnosti, informativně sestavené odborníky a podrobnými nástroji nano výroby.[43][44] Národní registr nanomateriálů je aktualizovanější verzí, ve které jsou informace shromažďovány z řady těchto zdrojů a několika dalších zdrojů dat. Překládá větší rozsah obsahu týkajícího se; srovnávací nástroje s jinými materiály, podpora standardních metod a funkce hodnocení shody.[42]

Reference

  1. ^ Carruthers T (2018-01-20). „Nanověda vs. nanotechnologie“. Zvědavý. Citováno 2019-05-17.
  2. ^ „Co je to nanotechnologie? | Nano“. www.nano.gov. Citováno 2019-05-17.
  3. ^ Baughman RH, Zakhidov AA, de Heer WA (srpen 2002). "Uhlíkové nanotrubice - cesta k aplikacím". Věda. 297 (5582): 787–92. Bibcode:2002Sci ... 297..787B. doi:10.1126 / science.1060928. PMID  12161643.
  4. ^ Nichols G (léto 2017). „Nanotechnologie a závod nových zbraní“. HDAIC. 4: 19.
  5. ^ „JOTS v41n1 - vojenské a národní bezpečnostní důsledky nanotechnologie“. scholar.lib.vt.edu. Citováno 2019-05-17.
  6. ^ Carafano J. „Nanotechnologie a národní bezpečnost: malé změny, velký dopad“. Heritage Foundation. Citováno 2019-05-17.
  7. ^ Sargent JF (2014). „Národní nanotechnologická iniciativa: problémy s přehledem, opětovnou autorizací a prostředky“ (PDF). Kongresová výzkumná služba. Citováno 16. května 2019.
  8. ^ „Text S. 189 (108.): Act of 21st Century Nanotechnology Research and Development Act (Passed Congress version)“. GovTrack.us. Citováno 2019-05-30.
  9. ^ A b „Program výzkumu a vývoje obranné nanotechnologie“ (PDF). Ministerstvo obrany, vláda USA. 2009. Citováno 16. května 2019.
  10. ^ Hulla JE, Sahu SC, Hayes AW (prosinec 2015). „Nanotechnologie: historie a budoucnost“. Lidská a experimentální toxikologie. 34 (12): 1318–21. doi:10.1177/0960327115603588. PMID  26614822.
  11. ^ Hullmann A (listopad 2006). „Kdo vyhrává globální nanorace?“. Přírodní nanotechnologie. 1 (2): 81–3. Bibcode:2006NatNa ... 1 ... 81H. doi:10.1038 / nnano.2006.110. PMID  18654148.
  12. ^ Appelbaum RP (2008). „Čínská nabídka stát se světovým lídrem v oblasti nanotechnologií: pokrok v nanotechnologiích prostřednictvím státem vedených programů a mezinárodní spolupráce.“ Věda a veřejná politika. 35 (5): 319–334. doi:10.3152 / 030234208X319366.
  13. ^ Bai Y, Zhang R, Ye X, Zhu Z, Xie H, Shen B, Cai D, Liu B, Zhang C, Jia Z, Zhang S, Li X, Wei F (červenec 2018). "Svazky uhlíkových nanotrubiček s pevností v tahu nad 80 GPa". Přírodní nanotechnologie. 13 (7): 589–595. Bibcode:2018NatNa..13..589B. doi:10.1038 / s41565-018-0141-z. PMID  29760522.
  14. ^ „Čína má nejsilnější vlákno na světě, které dokáže dopravit vesmírný výtah'". South China Morning Post. 2018-10-26. Citováno 2019-05-30.
  15. ^ „Zaměření na Čínu: Čína má vysoké cíle v oblasti nanotechnologií - Xinhua | English.news.cn“. www.xinhuanet.com. Citováno 2019-05-30.
  16. ^ Roco M (2010). „Pokyny pro výzkum nanotechnologií pro společenské potřeby v roce 2020“ (PDF). WTEC. Citováno 30. května 2019.
  17. ^ „Deset nejlepších zemí v oblasti patentů na nanotechnologie v roce 2017“. statnano.com. Citováno 2019-05-30.
  18. ^ „Zprávy MPO prezidentovi 2003–2004“ (PDF). Institute for Soldier Nanotechnologies. 2004. Citováno 16. května 2019.
  19. ^ Luo X (2019). „Multifunkční tkaniny z uhlíkových nanotrubičkových vláken“. Journal of Materials Chemistry. 11: 9617.
  20. ^ Carbajal G (2001). „Antikorozní povlaky: přístup nanotechnologií“. Korozní metody a materiály. 48 (4): 241–245. doi:10.1108/00035590110398899.
  21. ^ A b Přehled nanotechnologií ve vojenských a leteckých aplikacích. NJ, USA: Hoboken. 2017. s. 137–170. ISBN  9781119371724.
  22. ^ Simonis F (2006). „Příležitosti pro inovace nanotechnologií pro obranu zítřka“ (PDF). TNO pro vědu a průmysl. Citováno 30. května 2019.
  23. ^ Elmustafa AA (2017). „Nanotechnologie v komunikačním inženýrství: problémy, aplikace a budoucí možnosti“. Světové vědecké zprávy. 66: 134–148.
  24. ^ Jha AR (2008). MEMS a nanotechnologické senzory a zařízení pro komunikační, lékařské a letecké aplikace. USA: Taylor a Francis Group. 37–38. ISBN  978-0-8493-8069-3.
  25. ^ „Vojenské nanotechnologické aplikace • TheNanoAge.com“. thenanoage.com. Citováno 2019-05-30.
  26. ^ Del Monte LA (2017). „Téměř neviditelné zbraně hromadného ničení rozpoutají nový závod zbraní“. Nebraska: PR Newswire. Vichřice  A531441734.
  27. ^ Dortmans, Peter J., Wang, červen (2004). „Přehled vybraných témat nanotechnologií a jejich potenciálních vojenských aplikací“ (PDF). Australské ministerstvo obrany: DSTO Systems Sciences Laboratory. Citováno 30. května 2019.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  28. ^ Lele A (duben 2009). „Role nanotechnologií v obraně“. Strategická analýza. 33 (2): 229–241. doi:10.1080/09700160802518700.
  29. ^ A b Kosal M (prosinec 2014). „Vojenské aplikace nanotechnologie: důsledky pro strategickou bezpečnost I“. Gruzínský technologický institut. Citováno 16. května 2019.
  30. ^ „Nanotechnologie: příští průmyslová revoluce - vojenské a společenské důsledky“ (PDF). Army Environmental Policy Institute. 2005. Citováno 16. května 2019.
  31. ^ Glenn JC (únor 2006). „Nanotechnologie: budoucí vojenské environmentální aspekty zdraví“. Technologické prognózy a sociální změny. 73 (2): 128–137. doi:10.1016 / j.techfore.2005.06.010.
  32. ^ „Příležitosti a rizika nanotechnologií“ (PDF). OECD. Citováno 29. května 2019.
  33. ^ Khan A (2015-08-29). „Etické a sociální důsledky nanotechnologie“. Sborník Qscience. Hamad bin Khalifa University Press (HBKU Press). 2015 (4): 57. doi:10.5339 / qproc.2015.elc2014.57.
  34. ^ Van De Poel I (2008). „Jak bychom měli dělat nanoetiku? Síťový přístup k řešení etických problémů v nanotechnologii“. Nanoetika. 2: 25–30. doi:10.1007 / s11569-008-0026-r.
  35. ^ Nasu H (2015). „Nanotechnologie a budoucnost zákona o zbrojení“. Mezinárodní právní studia. 91: 504.
  36. ^ Sandberg, A. & Bostrom, N. (2008). „Globální průzkum katastrofických rizik“ (PDF). Oxfordská univerzita. Citováno 30. května 2019.CS1 maint: více jmen: seznam autorů (odkaz)
  37. ^ Ridge SJ (březen 2018). „REGULAČNÍ RÁMEC PRO NANOTECHNOLOGII“. Námořní postgraduální škola. Citováno 16. května 2019.
  38. ^ „Proveditelnost povinného registru nanotechnologických produktů“ (PDF). Centrum pro mezinárodní ekonomiku Canberra a Sydney. Prosinec 2011. Citováno 16. května 2019.
  39. ^ Reynolds GH (2003). „Nanotechnologie a regulační politika: tři budoucnosti“ (PDF). Harvard Journal of Law and Technology. 17: 192–194.
  40. ^ Quist AS (2002). „Klasifikace podle zákona o atomové energii“ (PDF). Zahraniční zemědělská služba Spojených států. Citováno 29. května 2019.
  41. ^ "Registr nanomateriálů | re3data.org". www.re3data.org. Citováno 2019-05-17.
  42. ^ A b Ostraat ML, Mills KC, Guzan KA, Murry D (2013). „Registr nanomateriálů: usnadnění sdílení a analýzy dat v rozmanité komunitě nanomateriálů“. International Journal of Nanomedicine. 8 Suppl 1 (1): 7–13. doi:10.2147 / IJN.S40722. PMC  3790275. PMID  24098075.
  43. ^ „caNanoLab“. cananolab.nci.nih.gov. Citováno 2019-05-29.
  44. ^ „InterNano: Zdroje pro výrobu“. InterNano. Citováno 29. května 2019.