Некоторые направления развития за рубежом средств химической и биологической разведки (2017)

Капитан М. Туманов,
капитан А. Артемов

В настоящее время повышается актуальность создания новых малогабаритных приборов химической и биологической разведки (ХБР) в условиях активизации деятельности террористических организаций и незаконных вооруженных формирований, которые со своей стороны неоднократно выражали намерение применить оружие массового поражения.

В связи с этим военное и политическое руководство ведущих зарубежных стран заинтересовано в модернизации существующей системы химической и биологической защиты вооруженных сил и важных объектов гражданской инфраструктуры, в том числе за счет создания приборов ХБР с меньшими массой и габаритами.

Находящиеся в эксплуатации приборы химической и биологической разведки, используемые в ВС и гражданских структурах, достаточно эффективны, но тем не менее обладают рядом недостатков, которые не позволяют повысить эффективность системы химической и биологической защиты в целом. К их числу можно отнести следующие:
- увеличенные массогабаритные характеристики;
- отсутствие в составе приборов средств передачи информации, что не позволяет своевременно оповещать подразделения об обнаружении опасных веществ;
- ограничение перечня выполняемых задач.

Устранению данных недостатков будет способствовать разработка и производство более совершенных приборов ХБР, таких как:
- малогабаритные, обладающие возможностью одновременной передачи данных о химической и биологической обстановке;
- датчики для обнаружения отравляющих веществ (ОВ) и промышленных токсичных химикатов, основой которых станут наноструктуры углерода.

Создание малогабаритного прибора могло бы значительно пополнить арсенал приборов ХБР в ВС и на объектах инфраструктуры, использующих в своей работе потенциально опасные химические вещества, что в последующем обеспечило бы более надежный контроль химической и биологической обстановки. В связи с этим в ведущих зарубежных странах ведется разработка таких приборов на базе смартфонов, имеющих в своем составе микропроцессор и фотокамеру.

Анализ содержания работ в данном направлении позволяет сделать вывод, что в состав приборов химической и биологической разведки на базе индивидуальных средств связи (ИСС) войдут колориметрический индикатор (КИ), а также адаптер, куда входят держатель катриджа этого индикатора, блок электроники, блок светодиодов, зеркало и крепление для установки на корпусе смартфона.

Колорометрический индикатор оповещает о наличии токсичных химикатов, биологических поражающих агентов, а также компонентов взрывчатого вещества за счет изменения своей окраски в ходе реакции с анализируемый веществом. В настоящее время в зарубежных странах проходят испытания различные индикаторы, в том числе находящиеся в свободной продаже. Наиболее вероятно, что будут использоваться КИ с лучшими показателями по порогу обнаружения, минимальному количеству ложных срабатываний, по габаритным характеристикам.

Микропроцессор необходим для обработки данных с прореагировавшего КИ, а дисплей - для отображения результатов. Предположительно, ИСС сможет самостоятельно определить по цвету КИ наличие токсичных химикатов, биологических поражающих агентов либо ВВ, когда возможности человеческого глаза не позволяют достоверно определить наличие опасного компонента.

Адаптер для ИСС: А - устройство адаптера; Б - внешний вид адаптера, установленного на смартфон
Адаптер с ПОМР на базе ИСС с микропроцессором и фотокамерой: А - общая схема адаптера; Б - внешний вид ИСС с адаптером; В - схема установки адаптера на ИСС; Г - интерфейс программы
Опытные образцы гибкого датчика
Виды получаемых картинок с вариантами обнаруживаемых веществ

Точному определению наличия рассматриваемых веществ в ИСС способствует программное обеспечение (ПО), где используется алгоритм вычисления расстояний цветовой гаммы красный-зеленый-синий и сравнения выявленных изменений с эталонными значениями.

Принцип действия рассматриваемого прибора заключается в следующем. КИ после реакции с анализируемым составом помещается в картридж, который, в свою очередь, устанавливается в держателе адаптера. Изображение поверхности КИ, освещенной светодиодами, через зеркало попадает на объектив фотокамеры ИСС, после чего при помощи установленного ранее ПО проводится анализ полученного фотоснимка. Результат анализа в течение 2 с отображается на дисплее устройства. Пользователю выдаются сведения о наличии или об отсутствии опасных компонентов.

Другим примером адаптеров могут быть устройства, в которых реализован проточно-оптический метод регистрации (ПОМР) частиц биологической природы. Преимуществом таких адаптеров считается отсутствие необходимости в КИ. Суть этого метода заключается в облучении частиц биологической природы направленными импульсами света разных длин волн с последующим анализом уровня их поглощения и отражения. Отклонения в значениях этого уровня является основой для регистрации биологических аэрозолей.

В настоящее время в зарубежных странах для проведения точной идентификации биологических поражающих агентов используются различные спектрометры с ПОМР, причем как в гражданской, так и в военной области. За последние два десятилетия эти приборы нашли также применение в различных сферах, таких как биомолекулярный анализ, медицинская диагностика, контроль окружающей среды.

Вышеуказанные требования ранее препятствовали разработке удобного для ношения и перевозки средства неспецифического обнаружения биологических поражающих агентов. Современные переносные спектрометры с ПОМР, включающие в себя переносной персональный компьютер с комплектом специального оборудования, не могут считаться компактными. Поэтому в ведущих зарубежных странах в связи с высокими темпами развития микропроцессорной техники было предложено начать разработку адаптера с проточно-оптическим методом регистрации к ИСС. В качестве примера может служить адаптер с ПОМР на базе средств связи фирмы "Сони" (Япония).

Сравнительный характер ТТХ спектрометров с ПОМР

Характеристики Спектрометр ППР "Биопульсар-6" "Протеон" XPR36 ИСС с адаптером ПОМР "Биакор"
Страна США США КНР Швеция
Разрешающая способность, град, единица коэффициента преломления 2,7х10-5 1х10-6 7,4х10-5 1,5х10-5
Диапазон коэффициента преломления 1,33-1,38 1,33-1,37 1,32-1,36 1,33-1,39
Размер обнаруживаемых частиц, нм 15,7 16,3 47,4 15,9
Цена, долларов США 220000 285000 150 180000
Габаритные размеры без ПК и ИСС, см 20x9x8 99х66х58 12x6x2 60х62х69
Масса без ПК и ИСС, кг 2,5 85 0,04 60
Операционная система ПК/ИСС ПК, "Windows 98/2000" или WindowsXP ПК, "Windows 98/2000" или WindowsXP Android ПК, "Windows 98/2000" или WindowsXP

Кроме того, разработка приборов РХБ-разведки на базе индивидуальных средств связи с различными адаптерами может получить дальнейшее развитие ввиду факторов, к которым можно отнести:
- интенсивное развитие микропроцессорной техники, в частности для ИСС;
- широкое распространение таких средств связи;
- простоту и удобство эксплуатации;
- возможность дистанционного обновления ПО;
- возможность сопряжения с существующими автоматизированными системами управлениями войсками.

Кроме того, есть вероятность, что предлагаемые в настоящее время образцы приборов неустойчивы к воздействию электромагнитных импульсов и вредоносного программного обеспечения.

Другим примером направления развития приборов химической и биологической разведки может стать создание датчиков для обнаружения отравляющих веществ и промышленных токсичных химикатов, в основе которых будут применены наноструктуры на основе углерода. В этих целях разработаны так называемые однослойные углеродные нанотрубки. Применение структур углерода поможет увеличить чувствительность и избирательность приборов. В случае их создания и последующих всесторонних успешных испытаний, данные приборы могли бы быть оптимальны для использования в индивидуальном защитном комплекте военнослужащего.

С целью повышения быстродействия датчиков на основе углеродных нанотрубок, используемых для идентификации отравляющих веществ, специалисты ведущих зарубежных государств работают над проблемой минимизации продолжительности цикла "сорбция-десорбция" после воздействия на этот прибор химических веществ. В частности, в США ведутся разработки нанодатчиков на основе метода десорбции повышенного напряжения. Суть его в том, что молекулы химического вещества, адсорбированные углеродными нанотрубками, при пропускании через них электрического тока высокого напряжения получают часть энергии от столкновения с электронами, за счет этого повышается быстро действие датчика и самого прибора.

Таким образом, внедрение индивидуальных средств связи с адаптером и нанодатчиков в подразделения общевойсковых соединений, а также важные объекты инфраструктуры может существенно повысить достоверность определения химической и биологической обстановки и повысить выживаемость как отдельных военнослужащих, так и подразделений в целом.

Зарубежное военное обозрение. 2017, №9 С. 46-49

Всего комментариев: 0
avatar