最有希望的美国军事项目,其用途可用于和平目的

最有希望的美国军事项目,其用途可用于和平目的

每年拨出数百万资金用于发展军事力量和科学技术设备。 以其美国缩写DARPA而闻名的先进防御项目研究机构正在该领域进行开发。 该机构是互联网,全球定位系统和隐身等飞机等发明的作者,这些发明不仅对军队而且对普通平民都非常重要。


目前,该机构正致力于开发大量项目,这些项目如果只允许进入工业生产,也会对人类产生重大影响。

目前DARPA非常重视发展 激光系统。 该机构的计划包括以下计划:Excalibur,二极管高能激光系统架构,超梁和紧凑型中紫外线技术。

最有希望的美国军事项目,其用途可用于和平目的 Excalibur小型激光制导枪

军事部门始终非常关注使用完美 武器 在城市战争中。 但是,为了给飞机和无人机配备激光武器,其尺寸必须足够紧凑,并且比目前存在并安装在大型平台上的系统更有效。 机构DARPA开始开发一种紧凑而强大的激光武器系统,该系统专为安装在飞机和其他飞机上而设计。

以前,制造激光的最简单方法是使用带有毒活性化学物质的大型水箱。 特别是,这种激光器安装在Boeing-747上,但是至少在攻击机或战斗机上使用这种整体装置作为武器是不切实际的。

新款Excalibur激光枪更轻巧,更紧凑。 原理上,这种枪由大量激光组成,彼此独立。 因此,可以减小发射器本身的尺寸。 这些发射器应组合成一个光束而不会失去其功率。 由于这个原理,消耗的能量显着减少。 但枪有一些缺点。 因此,特别地,存在与将多个光线组合成一个光束相关联的许多问题,这将具有更高的亮度和低的发散度。 实现这一目标的障碍是干涉,衍射和其他非线性效应。 因此,为了解决这个问题,创作者使用了模拟相控阵天线,这种天线用于现代雷达,不仅可以聚焦光束,还可以在不转动天线本身的情况下校正其偏转角度。

直到今年年底,该机构承诺展示一款功率仅为3千瓦的原型激光枪。 但是完成的系统将具有更多的功率(大约为100千瓦)。 因此,它可用于精确打击空中和地面目标。 由于枪的重量将比目前现有的激光器重量减少10倍,因此Excalibur几乎可以安装在任何军用平台上,而不会影响其战斗性能。

二极管高能激光系统的体系结构

另一个新的代理计划,称为二极管高能激光系统架构(ADHELs),致力于在创造新一代紧凑型高性能高能激光器的过程中研究新长度的激光束。 这种系统可以集成在战术飞机上,特别是集成在无人机上。

该计划主要旨在开发用于产生高功率和亮度的激光束的技术,其具有小的发散光束。

该计划是为36月设计的,包括两个阶段。 在第一阶段,它应该研究光束的光谱和相干组合。 第二阶段完全专注于创建高效率和高功率的光谱束。 该项目的最终目标是获得一个系统的衍射结构,该系统将在100的千瓦级HEL级系统上以长激光波工作。

超光束


目前,该机构有几个改善激光的项目。 因此,其中一个程序是Ultra Beam,其目的是创建一个具有伽马辐射的激光器。 在开发的第一阶段,已经取得了一定的成果 - 在实验室条件下产生了X射线激光,其中光子能量等于4,5 keV,这证明伽马激光是近期的工作。 这种发展也具有民用意义,因为紧凑型γ激光器可以更有效地用于放射治疗和诊断。

其特点是独特的X射线激光器,其技术由DARPA开发,可以有助于开发具有高亮度相干辐射的实验室紧凑光源,从而可以得到活细胞的三维模型。

在程序“Ultraluch”中有两个阶段。 在第一阶段,实现了4,5 keV上具有10mJ功率的X射线饱和度增强,并且证明了这些射线可以通过不透明的固态物体(例如,容器)传输脉冲。 在第二阶段,设想开发用于36月的更高功率的X射线激光,诊断伽马射线并设置必要的参数以在用于具有大量原子的固态材料时放大伽马辐射。

紧凑型中紫外线技术

军方必须能够探测和识别可能存在于敌人武器库中的化学和生物武器。 但现代检测方法又大又重,而且还需要高功率。 为了消除这些缺点,DARPA开始开发紧凑型中紫外技术计划。 计划根据该计划获得的结果将使用激光技术更有效地检测和识别生物和化学武器。 在中等长度的紫外波的帮助下,可以检测到氨基酸和其他生物分子,因此如果使用这种类型的武器,则可以识别这些元素。

用于OMP的激光检测技术已存在于大激光器内的紫外线内,特别是KrF(248 nm)中。 小型激光(生物点探测系统)目前用于化学营级。 但是,如上所述,所有这些系统都是如此昂贵和庞大,因此它们非常不便于广泛使用。 因此,该机构提出的计划将在两个主要方面展示:250-275 nm LED和100 mW输出功率的方向,以及具有10mW功率和220-250方向的激光器。 该计划的主要部分旨在解决与限制一组氮化物作为中短紫外波半导体的排列相关的问题。

该程序的实施将允许您创建可以检测化学和生物污染(如水)的紧凑型设备。

DARPA承诺的计划 医疗领域。 这些包括代理透析治疗(DLT),体内纳米平台,生活铸造,可靠的神经接口技术的项目。

透析治疗(DLT)

由细菌引起的感染通常是血液中毒(败血症)的结果,即使是轻伤的士兵也会死亡。 美国军方严重关注这个问题,因此委托开发一种新技术来清除血液中的细菌。 DARPA已经开始开发一个项目,其成本达到10万美元。 它的主要目标是创造一种便携式装置,利用该装置可以从身体中清除受感染的血液,使用特殊过滤器清除有害物质,然后将清洁的血液返回身体。 该装置的功能类似于肾透析。

目前,正在开发用于阻止病毒和细菌毒素的致病物质的传感器。 此外,正在开发技术以将这些组分与血液分离。 下一步应该是进行测试以验证该设备的有效性。 最终,您应该拥有一台便携式机器,可以一次对整个血液量进行详细分析,这样您就可以在早期检测出病毒和毒素的外观。

这种技术对于民用非常重要,因为有了这项技术,您每年可以挽救数十万人的生命。

体内纳米平台

各种疾病限制了士兵的战备状态,并导致军队在医疗保健方面的大量支出。 但是目前,用于诊断疾病的现有技术大多是昂贵且耗时的。 因此,现代军队需要更快的诊断和治疗。

DARPA机构开始开发另一个名为“In Vivo Nanoplatforms”的有前景的项目。 其实质归结为创造一类新的纳米粒子,用于均匀准确地感知人体,以及治疗各种传染病和生理异常。

事实上,该计划旨在开发纳米胶囊,它将提供对人体状态的连续监测。

纳米胶囊是中空球形颗粒,其壳由磷脂或聚合物制成。 在胶囊内部是低分子量物质。 此外,壳可以由DNA分子制成,以某种方式组织,硅酸钙或羟基磷灰石。

纳米颗粒的使用可以提供点药物或某种组合物(激素或酶)的遗传结构的点注射。 并且为了将纳米胶囊“送到目的地”,它的外壳将配备受体或抗原。

该计划于3月2012进行了测试。 预计在秋季它将被批准使用。

生活铸造厂

现代工程是基于艰苦的特殊发展,只有经过反复试验和错误才能获得结果。 通常,在一个项目上工作不允许在另一个项目上开始工作。 结果,为一个生物工程项目分配了数十年和数亿美元。 生物工程技术的改进将允许解决目前根本没有解决方案或同时具有多种解决方案的复杂问题。

新的DARPA计划名为Living Foundries,旨在为设计人类生物学建筑系统和扩大其复杂性创造新的生物学基础。 该计划旨在开发新技术和方法,以解决以前未解决的问题。 特别是,有可能确定人对某些疾病的遗传易感性,纠正细胞和整个有机体的功能。

一方面,似乎无法创造出这样的技术,然而,大量生产新的生物材料和药物的可能性似乎很诱人。

可靠的神经接口技术

神经假体的开发和研究,特别是人工耳蜗(人工耳),证明了人体感知这种材料。 在这种假肢的帮助下,许多人恢复了失去的功能。 尽管可以连接到人类神经系统的假体对于军事部来说是非常有希望和重要的,但是有两个主要的和基本的障碍使得在临床环境中不可能使用这种植入物。 这两个障碍都与信息传递的准确性有关。 因此,微型便携式神经装置不适于多年从神经细胞获得准确的信息。 另外,这些假体不能使用接收到的信号并以极快的速度控制它们。

该机构有兴趣解决这两个问题,以便假肢可以投入临床使用。 因此,受伤士兵的恢复速度将更快,他们将能够更快地恢复服务。

首先,该计划旨在了解为什么植入物多年来无法可靠地服务。 计划研究非生物和生物系统之间的相互作用参数。 此外,还将创建一个新系统,其中包括有关信息如何从神经细胞传递到假体的信息。

可以说,这项技术也将具有广泛的民用应用。

DARPA发展计划 监视系统.

低成本热成像制造

热视觉系统具有许多用于军事目的的用途。 但到目前为止,这个系统非常昂贵,因此它的应用并不是必要的。 代理商DARPA提供了一个开发具有成本效益的热像仪的计划。 根据开发人员的说法,这种热成像仪很可能嵌入到通信器和移动电话中。 13百万美元已分配用于开发。 此外,项目的完成应在不迟于三年内完成。

新一代热像仪的基本要求价格相对较低 - 约为500美元。 此外,所得图像的分辨率应不小于640 * 480像素,视角 - 40度等等,以及功耗 - 小于500毫瓦。

新型热成像仪的技术基于红外辐射的使用,红外辐射有助于区分色谱中的温暖物体和冷物体。 因此,它们不仅可以在正常条件下使用,而且可以在较差的能见度和夜间使用。

目前存在的热成像仪尺寸大且成本高。 还应该说,如果研究成功,那么不仅军事组织而且民间组织都能够使用这些结果。 回想一下,DARPA作为超文本技术和图形界面的开发也最初是为军事目的而开发的。

先进的宽视场建筑师用于图像重建和开发

在所有条件下具有更高清晰度的进一步观察能力是军事行动成功的因素之一。 如果摄像机成本很低,则需要增加视野,在白天和夜晚都能同样看到的能力。 这种需求的主要原因在于为士兵提供可访问的可视化工具以提高他们的战斗力,换言之,照片和摄像机。 因此,DARPA推出了用于图像重建和利用的高级FOV架构师(AWARE)程序,旨在解决此类问题。

计划作为该程序实施的一部分获得的新可视化系统将非常紧凑和简单。 它涉及在相当远的白天或夜晚的所有天气条件下增加视野,高分辨率和高质量图像。 它在单个镜头中结合了多个150相机。 该系统旨在创建分辨率从10到50千兆像素的图像 - 此分辨率大大超出了人眼可见的范围。

第一个这样的系统将被设计用于在地面物体上部署,它们将增加视觉,性能,日夜视觉的距离,设置搜索目标的能力,确保使用大量传感器的可能性。

这些装置具有重要的军事意义,因为它们可用于诸如瞄准,感测和进行连续监测之类的目的。

目前,几乎所有军用产品都装有电子元件,微芯片,芯片等。 因此,相当多的DARPA计划旨在发展和改进 组件库。 这些程序包括:芯片内增强冷却; 集成电路的完整性和可靠性; 嵌入式计算技术的功效革命; 基于尖端的纳米加工等。

芯片内增强冷却

现代电子产品中元件数量的增加将加热和功耗水平提高到前所未有的高度。 同时,在不增加电子系统本身的体积和重量的情况下仍然不可能限制温度的升高。 远程冷却的使用不再有效,其中必须从微电路向空气中传导热量。

因此,DARPA开始开发一种名为“Intrachip Enhanced Cooling(ICECOOL)”的程序,旨在克服远程冷却的局限性。 该计划将使用硅研究芯片内部的加热水平。 该机构试图证明冷却与芯片设计中的其他部件一样重要。 该项目假设内部冷却将直接安装在微电路中,或者安装在芯片之间的微小间隙中。

如果成功完成,该项目将提供降低芯片本身和冷却系统密度的机会,这对于创建新一代电子系统非常有效。

热管理技术

技术和系统集成的显着改进导致军事部门的能源消耗水平显着提高。 功耗水平增加,而微电路的尺寸减小。 这导致这些系统开始过热。 因此,DARPA启动了热管理技术计划的开发,该计划正在研究和优化具有散热系统的新纳米材料,计划用于生产微芯片。 该计划在五个主要领域发展:冷却热交换器的微技术,模块的主动冷却,热管的适应技术,升级的功率放大器,热电冷却器。

因此,该计划的主要目标是开发和创造高性能热分配器,这些热分配器基于两相冷却和铜合金的替代,铜合金目前用于系统; 通过降低热阻来提高热冷却水平; 开发可减少热量的新材料和结构; 研究使用热电模块的冷却技术。

嵌入式计算技术的功效革命

由于电力限制,尺寸和重量以及冷却问题,大多数现有的军事信息系统在计算能力方面受到限制。 这种限制对军事部门的运作管理具有显着的负面影响,因为例如,情报和侦察系统收集的信息比实时处理的信息多。 因此,事实证明,智能无法提供特定时间所需的有价值数据。

现有的信息处理系统能够每秒处理1千兆字节的数据,而军事批准则需要75多次。 但是现代处理器在增加功率的过程中已经达到了最大值而不增加能耗。 DARPA针对嵌入式计算技术的电力效率革命(PERFECT)计划旨在提供必要的能源效率。

该计划旨在实现75次信息处理能力的提高。 该程序的实施可以创建可以工作数周的智能手机,或笔记本电脑,其电池需要在您重新装满汽车时充电。

基于尖端的纳米加工

该机构花费大量资金开发纳米技术。 但尽管他们的发展中的基本概念被认为是必要的,但他们的大规模生产仍然存在问题。

基于尖端的纳米加工计划的目标是建立对纳米材料(纳米线,纳米管和量子点)生产质量的控制,包括控制每种产品的尺寸,方向和位置。 该计划涉及将控制与创新技术相结合,从而创造高温,高速流动和光学技术等强大的电磁场。

目前,不可能控制纳米生产的过程。 近年来,已经证明了某些技术,但是它们都具有显着的缺点。 因此,例如,在纳米管的生产中,可以仅控制它们的生长,而不是尺寸和取向。 在创建量子点时,不可能创建具有高均匀性的大阵列。

如果项目成功完成,其结果对于纳米产品的生产将极为重要。

集成电路的完整性和可靠性

为美国国防部开发的许多电子系统都是基于集成电路。 与此同时,军事部门极其谨慎地使用它们,担心这些系统的完整性。 由于在市场全球化的条件下,大多数芯片是在非法企业中制造的,因此存在军队系统获得的方案不符合规范的可能性,因此不可靠。

原子能机构DARPA在“集成电路的完整性和可靠性”(IRIS)计划框架内寻求开发这样的方法,以确保在不破坏每个芯片的情况下验证每个芯片的功能。 这些方法的系统包括深亚微米方案的高级设备识别,以及用于确定设备之间的连接的计算方法。

此外,该计划还提供了创新方法,用于建模设备和进行分析过程,旨在通过测试少量样品来确定集成电路的可靠性。

前沿访问计划

如上所述,美国使用的大多数芯片都是在国外生产的。 据美国人说,这种状况是有害的。 首先,缺乏先进技术的使用导致该国高素质人员外流。 其次,国防部不太相信这种芯片。

半导体技术领域的研究对于不仅在商业结构中而且在军事部门中引入技术发展都是非常重要的。 因此,该机构启动了一项名为“前沿接入计划”的新计划,该计划旨在为大学,工业和政府机构提供先进的军事半导体技术。 所有这一切都是为了尽快将微芯片的生产恢复到美国。

先进技术的应用包括具有混合信号的模拟或集成芯片的数字替换,具有混合信号的辅助集成芯片,解决了高速和低功率模数转换器和多核处理器的问题。 在某个时候,军方将为该机构提供新项目。 主要的选择标准将是设计的新颖性,在军事工业中应用的可能性,以及成功调动工作效率的潜力。

多样的可访问异构

目前阻碍计算机技术进一步发展的主要问题之一是它们的芯片必须由各种材料制成。 DARPA Agency正在根据“Diverse Accessible Heterogeneous”计划开发,其目标是创建一个新的统一硅平台,在该平台上将创建新一代微芯片。 因此,根据开发人员的说法,异构集成应克服与数据传输过程相关的许多严重问题,确定异构连接的密度,建立最佳温度范围,并优化新的大规模生产平台。

在成功开发的情况下,异构平台可以用于诸如光电子电路,光学传感系统,任意信号的光学振荡器,具有集成图像处理和信息读取的多波热成像器的行业中。

该计划的结果对民用也很重要,因为创建通用平台将有助于使计算机更快,更有效地工作。

无处不在的高性能计算

在该机构的发展过程中,有一个程序可以从头开始创建计算机硬件 - “无所不在的高性能计算”。 它旨在开发和开发技术,为创建具有低功耗,防止控制论攻击和更高生产力的计算机提供基础。 此外,该程序假设这样的计算机在编程方面会更容易,因此即使是经验不足的专家也可以做到这一点。

这样的计算机将更加可靠,通过改进可扩展的高度可编程系统,他们的工作将变得更加高效。 像麻省理工大学,英特尔,NVIDIA这样严肃的结构参与了这个项目。 因此,可以认为该计划是DARPA最雄心勃勃的发展之一。

此外,该机构正在积极致力于集成三维微电路的开发。 目前,微电路是微电子学的关键点之一。 但面对不断缩小的芯片尺寸,现代半导体技术面临着许多具体和基本的问题。 因此,尽管半导体取得了巨大成功,但开发人员正在寻找具有更高性能的新型通用微电路。

创建三维集成电路将为计算机技术的更快和更有效的开发提供巨大的机会,因为将克服两个维度的限制。 毕竟,当芯片如此复杂以至于在二维芯片上没有必要的连接空间时,进展已经达到了发展的程度。

三维微电路的创建,以及与其实际应用相关的所有问题,将使得技术更紧凑成为可能。

用于定位,导航和定时的微技术

几十年来,全球定位系统或GPS已经内置于大多数军用导航设备中。 因此,许多类型的武器依赖于系统发送的位置,行进方向,飞行时间等信息。 但是这种依赖会产生很大的问题,因为在接收困难或信号干扰的情况下,需要与系统不断通信的武器将无法工作。

DARPA开始开发“定位,导航和定时微技术(MICRO-PNT)”计划,其实质是创造允许在自主模式下工作的技术。 现阶段关键的适应问题是尺寸,重量和功率。 成功的研究将创建一个单独的设备,其中将组合所有必要的设备:加速度计,时钟,校准,陀螺仪。 由于内部误差校正,微观校准应该为物体提供更准确的引导。

在2010,开始研究与高精度时钟和惯性工具的创建相关的微技术。

该计划的开发主要旨在增加惯性传感器的动态范围,降低时钟精度,并开发用于确定运动位置和轨迹的微芯片。

如果该程序已实施,那么想象一下地铁中的谷歌地图。

使用的材料:
http://flot2017.com/posts/new/eti_20_voennyh_proektov__mogut_izmenit_privychnuju_nam_zhizn_foto
作者:
瓦列里博瓦尔
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