Бомба. Тайны и страсти атомной преисподней

Три новых вида вооружений, созданных в последней мировой войне, — ядерное оружие, ракеты и радиоэлектроника — полностью изменили, как уже говорилось тактику и стратегию ведения масштабных войн, всю геополитику.

Над этим трудились талантливейшие конструкторы, ученые, производственники и организаторы, которые вместе с администрацией составили, то, что стало называться ВПК — военно-промышленный комплекс.

Это был далеко неоднородный конгломерат — творческая его часть, ученые и Главные конструкторы часто вступали в конфликты с чиновничьим миром любого уровня, их взаимоотношения сводились в основном к требованиям: «хотя бы не мешайте, а только финансируйте».

Несмотря на то, что техническая элита была обласкана именными и государственными премиями, Звездами Героев, бесплатными дачами и автомашинами, ее отношение к партии, к ее бездарной политике, к ее чванливой номенклатуре было, мягко говоря, неположительным.

Главные конструкторы, несмотря на обилие подслушивающих устройств и полчища стукачей, не стеснялись рассказывать анекдоты о генсеках, а также их присных, без страха критиковали между собой все провалы и вывихи большевистской идеологии.

Их трагедия заключалась в том, что будучи настоящими патриотами, они работали на свой народ, на свою страну, укрепляя ее мощь и способствуя охране ее от посягательств. Но фактически получалось, что они тем самым сохраняли бездарные советский строй, идеологию большевизма.

Это, во-первых. А во-вторых, технократическая элита была достаточно весома, влиятельна и сильна. Если бы ей удалось самоорганизоваться в политическую силу, то с игом большевизма в стране можно было покончить гораздо раньше и вовремя начать нужные реформы.

Но этого не случилось, раздался лишь единственный голос академика Сахарова, который не содержал, впрочем, требования ликвидации античеловеческой идеологии.

И начавшая вскоре так называемая «перестройка», проведенная руками вчерашних большевиков, которые вскоре и захватили все ключевые посты вкупе с ворами, эта «перестройка» лишила ВПК если не всего, то самого главного. Такова цена бездействия.

И ныне технократическая не у дел или занимается совсем не присущей ей деятельностью. Хотя ядерно-ракетно-электронная триада — это не только щит обороны, это и гражданское применение достижений триады. Сегодня с помощью атомных зарядов обнаруживают месторождения ценных ископаемых, тушат ничем другим неукротимые пожары, выдавливают из глубин нефть, которую уже по другому никак не поднять на поверхность, проводят крупные земляные работы. И многое еще видится впереди — предотвращение, скажем, губительных землетрясений, спасение об опасных небесных тел, приближающихся к Земле. Управляемый термояд — безопасный и недорогой — решит проблему с энергоресурсами на миллиарды лет вперед…

Ну, а когда начнет затухать Солнце, миллионы ракет с ядерными двигателями развезут землян в далекие миры с подходящими для жизни условиям.

Электроника влилась в триаду позже всех, но при этом колоссальнейшим образом усилила каждый компонент. А ее вторжение в гражданскую сферу совершило настоящую революцию, если иметь ввиду персональные компьютеры и всемирную сеть Интернет.

Но этого ей показалось мало — сегодня мы стоим благодаря электронике на пороге такого рывка, такого революционного переворота в технологиях, в обороне, в социальных отношениях и государственном устройстве, что это затмит все предыдущие скачки и прорывы. Об этом и хотелось рассказать поподробнее, ибо совсем мало людей сегодня посвящено в это «второе пришествие…»

Среди табачных крошек

Сегодня уже существуют технологические линии, на которых можно получить элементы микроэлектроники размер в 0,1 микрона, что на порядок меньше вчерашнего. Однако, вполне просматриваются и почти реализованы элементы на три порядка меньшие, то есть в 0,001 микрона. Появилась даже специальная единица, удобная для таких ничтожных размеров — нанометр (нано — по гречески означает «карлик»). В метре — миллиард таких «карликов», а если вспомнить, что размер самого атома около 0,1 нанометра, то от перспектив новых элементов просто дух захватывает.

Уменьшение линейных размеров в тысячу раз означает. Что плотность их на кристалле возрастает в миллион раз, и такой количественный скачок приводит к качественно иной технике, к новой технологии — нанотехнологии. Компьютер из таких элементов сможет вместить все знания, накопленные человечеством за всю историю его существования, а быстродействие его будет умопомрачительным. Используя нанотехнологию для создания компактной памяти, американские ученые собираются «разместить» все собрание сочинений Шекспира на квадратном кристаллике со стороной в 0,2 мм!

А карманный калькулятор, шутят нанотехнологи придется разыскивать в кармане среди табачных крошек. Наноэлектроника позволит сконструировать микропроцессор размером в один микрон, а это сразу наталкивает на одну колоссальную идею. Но для этого надо сказать сначала еще об одной составляющей нанотехнологии — о микромеханике…

Кое-что об известной блохе

О микромеханике, ее методах и достижениях подавляющая часть планеты также плохо осведомлена, как и о наноэлектронике, а между тем на развитие этой отрасли в Японии тратят ежегодно 200 миллионов долларов, в Германии — 70 млн.

Почти все, что в России широкая публика знает о микромеханике — это достижение тульского умельца Левши, который подковал механическую блоху, сделанную английскими мастерами. Однако, его подковки и даже надпись на них, видимую «только в самый сильный мелкоскоп», современные микромеханики посчитали бы грубой работой.

Если считать, что сама блоха — размером в один миллиметр, подковки — в одну десятую миллиметра, а буквы в десять раз меньше подковок, то все равно получается, что размер буквы — около 10 микрон.

Нынешние же нанотехнологи «освоили» нанополиграфию, где буквы — в тысячную долю микрона.

А с буковками Левши сегодня становятся сравнимы разве что целые миниатюрные агрегаты — например, микродвигатели. Крутящий момент таких двигателей невелик, он, конечно, уже несколько превышает момент, развиваемый ресничкой бактерии сальмонеллы, но еще не «вытягивает» нагрузку, достаточную, чтобы крутить стрелки часов. Зато, как предполагают разработчики, микромотор может раскрутиться до 2–5 млн. оборотов в минуту.

А микрогенератор тока Гукеля, созданный в Висконсинском университете уже сегодня в состоянии обеспечить электроэнергией микросхему, причем работает он от движений воздуха при размахивании им, используя «сквозняки». Уже довольно-таки давно, с начала 80-х, действуют в Карлсруэ (Германия) микроцентрифуги с криволинейной формой миниатюрного сопла для разделения изотопов урана (изготовленные методом LIGA).

Надеясь совершить новую промышленную революцию, микромеханики изобретают механизмы размером с простейшие одноклеточные организмы — насосы, клапаны, зубчатые коробки передач и тому подобное. Перечисление рекордных достижений в этой области на одной из международных конференций пятилетней давности заняло список в 1000 страниц — от устройства, управляющего давлением пузырька газа, до «живого» датчика, который как человеческая рука может различать материалы по степени их твердости.

Многие из этих миниатюрных чудес сегодня еще не находят применения, но завтра они окажутся востребованными, причем в совершенно неожиданных областях. Например, микронных размеров мембраны, поднимающиеся и опускающиеся к поверхности кристалла. Может быть, они станут искусственными «жабрами» для человека, которые будут улавливать растворенный в воде воздух и подавать его в легкие. Тогда люди станут автономными при исследованиях и освоении океана.

А изготовленная в Далласе матрица из двух миллионов микронных зеркал, отклоняющих световой луч по заданной программе, имеет все шансы стать основой нового телевидения с экраном любого размера и яркости.

Комбинация же микродатчиков, «чувствующих» ускорение в одну миллионную долю земного, атмосферное давление, температуру, влажность и состав воздуха дает человеку прибор размером в обычные наручные часы, который покажет точнейшее географическое положение, экологическую чистоту атмосферы и предскажет будущую погоду.

Миниатюрность современных изделий микромеханики, как уже говорилось, поразила бы даже выдающихся умельцев блошиного периода. Но возможности еще более значительного уменьшения этих изделий далеко не исчерпаны.

Однако, микромеханика, считают ученые, пойдет вглубь не простым масштабным сокращением. Нельзя, утверждают они, сократить слона до мухи (как и наоборот), такой объект будет нежизнеспособен. И обычные механизмы — двигатели, турбины, насосы — нерационально уменьшать до молекулярных размеров. Тут нужны новые идеи, новые конструкции — возможно те, что созданы микромиром живой природы.

А также новые технологии, которые позволят создавать элементы микромеханики сразу в громадном количестве, причем агрегатированными — то есть собранными в один функциональный узел — и интегрированными на одном кристалле. Такие технологии, как, например, фотолитография с использованием рентгеновского излучения синхрофазотрона. Она прекрасно себя показала при создании интегральных схем микроэлектроники, она станет, похоже, базой развития микромеханики. На одном кристалле можно будет вырастить целую лабораторию, цех и фабрику. И, хотя «станки», насосы и турбины этих фабрик будут меньше пылинки, суммарная продукция их станет вполне ощутима.

Эксперимент показал, что миллион микронасосов, выращенных на одном кристалле, перекачивает за минуту почти литр воды!

Вероятно, микромеханика пойдет по тому же пути, что и электроника, которая в свое время от отдельных макродеталей: резисторов, ламп, катушек и конденсаторов, «доросла» до микроэлементов, интегрированных на одном кристалле. Путь известный, накатанный, а потому несравнимо более короткий, чем пятидесятилетний путь, который прошла микроэлектроника.

Человек приручил электричество намного позже, чем механику. Более трех миллионов лет он применял очень примитивную механику — палку, копье, нож, лук. Но и человек разумный за пятидесятитысячелетний срок только в последние лет триста разобрался с электричеством. И за это мгновение кардинально преобразил свою жизнь.

Теперь очередь механики дать землянам поразительные результаты. Надо думать, что она не остановится на ближайшем этапе — микромеханике, а стремительно начнет осваивать новую область — наномеханику. Ее преимущества видны уже сегодня.

Предел применению изделий механики — станков, оружия, транспорта — обычно ставила инерционность. Максимальная частота механических перемещений достигала десятков, в лучшем случае сотен колебаний в секунду.

Но с уменьшением масс на 20–25 порядков эта частота резко растет, и в наношкале механические элементы объемом не более одной стомиллионной доли кубического микрона выполняют до 1010 инструкций в секунду.

Если удастся решить проблему теплоотвода в таких системах (около 1 вт), то быстродействие подскочит до 1016 инструкций в секунду.

Компьютер из элементов такой наномеханики (чей прообраз советский арифмометр «железный Феликс») составит серьезнейшую конкуренцию электронному компьютеру.

О давней мечте Староса

Трудно сказать — чей суперкомпьютер окажется совершеннее — у наноэлектроники или наномеханики. Вполне возможно, что будет синтез того и другого.

Но совершенно точно, что «сожительство этих двух составляющих нанотехнологии даст совершенно необычных помощников человеку — микророботов. Или, как автору хотелось бы их назвать, нанороботов.

Действительно, микропроцессор в один микрон или менее, станет компьютерным «мозгом» наноробота, а исполнительные механизмы ему даст наномеханика. Управляться он будет заложенной в нем программой или по радиосигналам извне. Впрочем, возможно комбинированное управление.

Сделать такой наноробот весьма и весьма непросто, хотя сегодня уже на рынке вовсю продаются тунельные и зондовые микроскопы, которые позволяют разглядеть вирус, группу атомов, отдельный атом и даже электрон. И не только разглядеть, но и «ощупать», перенести и уложить атом в нужное место. А стоит собрать хотя бы один наноробот с заложенной в него программой воспроизводства себе подобных, как они начнут множиться в геометрической прогрессии. И в скором времени этому гигантскому количеству можно поручить такую неподъемную, казалось бы, задачу, как моделирование человеческого мозга с его колоссальным количеством нейронов и синапсов — давнюю и так не реализованную мечту Староса.

О неограниченных возможностях самовоспроизводящихся нанороботов говорил в 1959 году на собрании американского Физического общества один из творцов ядерного оружия и квантовой электродинамики нобелевский лауреат Ричард Фейнман. Он надеялся увидеть это еще при своей жизни и был просто потрясен, когда специалисты фирмы IBM сотворили самую ничтожную, а по сути деля самую грандиозную рекламу своей фирмы, «написав» три буквы IBM в нанометрической шкале, когда каждая буковка стала размеров в пять атомов!

Американские ученые уже всерьез обсуждают программу создания нанороботов размером менее микрона, чтобы впрыснуть их в кровеносные сосуды человека или животного. Такие невидимые глазом устройства обойдут с током крови все внутренние органы, дадут оттуда информацию об их состоянии, а заодно им будет поручено соскребание полестериновых бляшек с внутренних стенок сосудов. Что спасет жизнь миллионам людей. А потом, по внешней команде они будут выведены вместе с естественными выделениями из организма.

О том, как преобразят нанороботы жизнь человека можно написать целую книгу. Но сейчас речь пойдет о роли, которую они сыграют в ракетно-ядерном щите, в его возможной ликвидации.

Но сначала о некоторых военных «специальностях» нанороботов…

Несравнимо ни с какими кошмарами

Почти первые, кто воспользовался плодами нанотехнологии, были, конечно, военные.

Тому, кто ухитрится проникнуть в архисекретные армейские лаборатории, уже сегодня покажут действующие электронные приборы размером в 10 нм. И вообще, вся нанотехнология явилась таким подарком для военных, о котором они даже и не мечтали. Существенное ослабление противостояния между сверхдержавами привело к тому, что общественность стабильно настаивает на сокращении военных расходов, к этому же будет подталкивать и стремительно растущая межгосударственная конкуренция. В итоге расходы на вооружения почти не растут, а кое-где уменьшаются. Чтобы не снижать выпуск вооружений, ВПК стараются переходить на максимально автоматизированные и роботизированные заводы, существенно экономя на зарплате рабочим. Созданный таким образом «технологический резерв», как его именуют в томе № 6 «секретного Пентагона» (№ 12 от 23.03.1990), позволит в случае осложнения международной обстановки быстро нарастить поставки вооружений от нулевого уровня до требуемого.

В этом плане наносистемы — просто чудо для военных. Специалисты Пентагона полагают, что самосборочные, самовоспроизводящиеся молекулярные «фабрики» уже через несколько дней после соответствующей команды на пустом месте начнут выдавать нужную продукцию.

Это, конечно, военных утешает, но основная роль нанотехнологии в отражении агрессии и ведении войны совсем иная. Нынешние средства устрашения агрессоров срабатывают от управляемой человеком кнопки и достигают нападающей стороны буквально за считанные минуты (иногда и секунды). Время на принятие решения у нажимающего кнопку практически нет. А если ситуация, не предусмотренная инструкциями, а если она неудержимо меняется?

Ученые, создающие «твердые мозги» — искусственные нейроны — уверяют, что их быстродействие в тысячи раз выше, чем быстродействие нейронов разума человеческого. То, на что человеку потребуются минуты, «твердые мозги» осмыслят за доли секунды. Отсюда следует, что все полномочия по нанесению ответного (или упреждающего) удара необходимо передать искусственному разуму со всеми вытекающими отсюда последствиями. В том числе и возможным началом несанкционированных военных действий из-за технической неисправности электроники.

Тупиковость ситуации (разрешение которой, впрочем, возможно многократным дублированием важнейших каналов электронных схем — это покажет будущее) говорит, о всей невыразимой сложности концепции современной безопасности, основанной на устрашении и угрозе возмездия, особенно когда появляется все переворачивающая кверху дном технология.

Новая революция, однако, породит и новые, доселе неизвестные и совершенно не предполагаемые типы оружия. Скажем, такие, как «птички», «жучки» и «лягушки», внешне похожие на привычных нам животных, но до предела напичканных наноэлектроникой, микроантеннами, капсулами и таблетками. Для них ни таможня, ни граница не будут преградой, свободно мигрируя по континентам, они «захватят» территорию противника задолго до возможных конфликтов и станут разведчиками и пионерами в подготовке базы для высадки «своих».

А с началом военных действий (или незадолго до них) вдруг выяснится, что «жучки», «клещи» и «муравьи» перегрызли, как настоящие термиты, линии связи, влезли во все элементы коммутации, в радиорелейные и радиолокационные системы, в спутниковую связь, в электронные схемы ракет и самолетов, что полностью парализовало не только руководство военными действиями, но и управление всем государством.

«Лягушки» же, до того мирно дремавшие в лужах и болотах, стали минифабриками по изготовлению отравляющих веществ, болезнетворных микробов и взрывчатки необычайной силы.

А «птички», начиненные такой взрывчаткой, превратились в летающие фугасы, безошибочно поражая важнейшие цели и даже отдельных бойцов. И война, похоже, будет идти буквально до последнего солдата.

Еще до нанесения ядерного удара территория противника может стать безжизненной, отравленной на многие столетия пустыней, а сам ядерный удар может не состояться, если «клещи» и «муравьи» повредят электронику ракет и ядерных зарядов. Может и никакой ПРО, никаких СОИ уже и не понадобится? Нанотехнология станет на пути агрессивного «термояда» и возникнет вопрос о его ликвидации??

Это — всего лишь один пример из страшного списка последствий участия нанотехнологии в военных «разборках», списка, от которого содрогнется человечество, если представить его воплощенным в жизнь. Лучше всего об этом говорят специалисты в области вооружений: «То, что несет в себе нанотехнология, не может быть сравнимо ни с какими кошмарами».

Чему учит История…

Первое появившееся древнее оружие — копье, меч — убивало только лишь человека, следующее поколение — огнестрельное оружие, взрывчатка убивали множество людей и разрушали их жилище. Ядерные фугасы, как показал трагический опыт в Японии, несут не только массовое убийство населения, но и гибель больших городов. Нанооружие же способно уничтожить целые страны и континенты.

Параллельно с этапами развития мощи оружия возникло содействие государств (дипломатия) с целью ограничения этих вооружений. Так, в эпоху развития огнестрельного оружия, Версальский договор ограничивал объем вооружений Германии. С появлением ядерного оружия в арсеналах ряда стран большинство их договорились об ограничениях в количестве боеголовок, средств доставки их, а также о запрете испытаний.

Как уже стало ясно, введение в арсеналы нанооружия нарушит тот хрупкий баланс в системе ядерного устрашения, который еще обеспечивает мир на планете. Нанооружие нельзя не только принимать на вооружение, не только испытывать, но и категорически следует отказаться от его разработок на лабораторном, даже теоретическом уровне.

Ситуация эта весьма сходна с тридцатыми годами этого столетия, когда человечество близко подошло к использованию внутриядерной энергии. Еще в начале века Вернадский предупреждал о громадной мощи его, еще до 1939 года, когда на весь мир прозвучало сообщение о делении урана, означавшее практическое начало работы по созданию атомного оружия, лучшие умы человечества уже предупреждали о скором появлении оружия небывалой силы.

Однако многие, в том числе руководство АН СССР, считали это делом весьма отдаленного будущего. Несмотря на призывы отдельных ученых сделать достоянием гласности все исследования по ядру, что могло бы предотвратить гонку ядерных вооружений, ни одно из правительств не вняло голосу мудрости. Даже наоборот — открытые ранее исследования стали засекречиваться. В СССР же, несмотря на многочисленные сообщения разведки, несмотря на выкраденные за рубежом программы развития атомных вооружений, чертежи, схемы и образцы деталей атомной бомбы, Вождь всех времен и народов — недоучка-семинарист — и не помышлял о создании ядерного противовеса.

Только с 1943 года начали «запрягать», но запрягали так медленно, так долго, что сообщение об испепелении двух японских городов, застало Самого Мудрого и Самого Проницательного, а также всю окружавшую его политическую шпану, врасплох.

И тогда в нищей разрушенной и голодной стране, промышленность которой была ориентирована в основном на войну, ценой здоровья и жизни заключенных, солдат и якобы «свободных» граждан, отрывая кусок от слабых детей, обреченных больных и измученных стариков, стали срочно строить атомную индустрию.

Сегодняшняя Россия в схожем положении. И так же, как и ранее, население не имеет понятие ни о нановооружениях, ни о нанотехнологиях вообще. Несмотря на огромные суммы, которые тратят США, Япония, Германия, Франция, Китай, даже Мексика на исследования в наноотраслях, несмотря на информацию от заслуживающих доверия источников об активной работе по созданию нановооружений, в России еще даже не запрягают. Ибо опыт прошлого плохо усвоен живущими в настоящем.

В общем, история учит тому, что большевики ничему не учатся. Еще в советские времена проект по нанотехнологин был показан генсеку, страдающему недержанием речи, который неоднократно обзывал себя «реформатором». Однако, из всех реформ ему удались только две — одна, связанная с личным благополучным, а вторая — гласность, при которой, в основном, был слышен только его голос, да Раисы Максимовны.

Нынешнее демократическое правительство может и не против, чтобы развивалась новая отрасль, особливо если денег не просят, но заняться этим основательно, толкать вперед ее нет ни времени, ни сил. То реформы, то война в Чечне, то, понимаешь ли, перевыборы да болезни президента выжимают все соки. Да и вообще — это, похоже, дело далекого будущего…

Об одной всемирной организации

Однако, новой отрасли нужна не только материальная поддержка. В мировом сообществе ученых, занимающихся новой технологией, должен явно быть слышен голос государства российского и, вообще, всех государств планеты, который бы остерегал бы от скатывания нанотехнологии на военные рельсы.

В свое время, после первого испытания ядерного оружия ученые создали Пагуошское движение, не без участия которого были достигнуты известные ограничения в ядерных вооружениях, а также запрещения испытаний их.

Уже многократно высказывалась мысль об особой ответственности ученых, обладающих необходимой информацией для осмысления перспектив новых открытий. О необходимости создания всемирной организации для разработки нанотехнологии и планирования ее мирного использования. О необходимости контроля силами ученых, политиков, общественности за применением результатов новых открытий только для блага человечества. А это потребует полной открытости в исследованиях, полного доверия между странами и народами, отказа от национальных разработок нанотехнологии в пользу международных.

И первым шагом на пути к такому сотрудничеству должна стать полная информированность всех государств мирового сообщества, всех народов и буквально каждого человека о тех плюсах и минусах, что несут с собой новые открытия.

Если в США уже читается в университетах стандартный курс лекций по нанотехнологии, выходят видеофильмы, книги, научные журналы по этой теме, то в России только пробуют в немногих ВУЗах начать новый курс лекций, в школах эта тема вообще не излагается, а первая книга, в которой будет популярно и более или менее полно изложено все, что связано с появлением новой отрасли, будет издана вероятно не ранее чем через год.

Пройдет немало времени, пока нанотехнология станет самостоятельным предметом в школе, пока будут изданы миллионными тиражами учебники для студентов и школьников, пока появятся научные и популярные журналы, а сами исследования станут наиболее приоритетными в классической и прикладной науке.

И нет задачи более важной, чтобы эти исследования не только на привели к новым видам оружия, но и помогли бы ликвидации таких страшных вооружений, как военный «термояд».