Одним из перспективных направлений создания новейшей индустрии систем безопасности, адекватных современным угрозам, является использование инновационных достижений в области нанотехнологий, открывающие новые возможности для существенного повышения эффективности защиты критически важных объектов и выполнения ряда других функций государственного значения. Методы обеспечения безопасности нуждаются в постоянном обновлении, и нанотехнологии дают возможность инновационного развития на длительную перспективу.
ФГУП СНПО «Элерон» Росатома (ранее – Минсредмаша) является родоначальником нового направления в науке и технике – технические средства и системы безопасности. За более чем 40 лет коллективом предприятия разработаны и созданы несколько поколений широкого спектра технических средств и систем безопасности с уникальными для своего времени характеристиками. Такими системами были оснащены многие правительственные объекты, 14500 километров государственной границы и свыше 8500 особо важных объектов Минатома, Минобороны, ФСБ, СВР, Минкультуры.
Как отметил в своем майском Послании Федеральному собранию РФ В.В. Путин, необходимо в ближайшее время разработать и принять действенную программу, которая позволит России стать одним из лидеров в области нанотехнологий.
Ускоренное развитие работ в области нанотехнологий и наноматериалов призвано обеспечить реализацию стратегических национальных приоритетов Российской Федерации, в том числе обеспечение национальной и экономической безопасности страны. Основной целью государства при решении данной проблемы должно стать создание и развитие научной, технической и технологической базы в области нанотехнологий и наноматериалов, обеспечивающей в числе прочего необходимый уровень обороноспособности и безопасности государства. При этом важнейшим стратегическим направлением, определяющим новые подходы к преобразованию отечественной промышленности, становится формирование наноиндустрии безопасности. Для успешного развития работ по нанотехнологиям в индустрии безопасности ежегодные затраты на НИОКР из федерального бюджета должны составить в ближайшие годы 1–1,5 млрд руб.
Анализ проводимых в Российской Федерации работ дает основания полагать, что к числу наиболее перспективных направлений использования нанотехнологий в системах безопасности в ближайшие 3–10 лет относятся:
новые средства и методы контроля и защиты документов от подделки, например, на основе наноматериалов, микропечати, тонких электронных схем, бумаги с добавлением наночастиц, компактных устройств считывания данных;
системы контроля доступа в помещения на основе наносенсоров, например, считыватели отпечатков пальца, теплового рисунка вен руки или головы, геометрической формы руки в динамике;
биосенсоры, простые или многофункциональные типа «электронный нос», для обнаружения и идентификации сверхмалых количеств взрывчатых веществ и компонентов оружия массового поражения;
более компактные, чуткие и информативные портативные и стационарные металлоискатели и детекторы движения на основе массивов наносенсоров;
распределенные массивы наносенсоров типа «умная пыль» («Smart Dust») для охраны границ и периметров объектов;
магниторезонансные (MRI) установки для точного анализа объемного содержания закрытых емкостей и грузов в аэропортах, на таможне, на проходных;
оснащение промышленных объектов повышенной опасности автоматическими системами ведения огня по наземным и воздушным целям – на основе наносенсоров, наноэлектронных компонентов и искусственных нейронных сетей.
Решение подобных задач невозможно без использования результатов фундаментальных исследований, теоретически и экспериментально подтверждающих принципиальную возможность достижения поставленных целей. По итогам рабочих встреч с ведущими представителями российской науки были сформулированы основные направления использования нанотехнологий и наноматериалов в индустрии безопасности:
Нанодатчики на различных физических принципах, в том числе:
туннельные датчики давления;
пассивные и активные радиочастотные датчики-идентификаторы RFID с каналами наземной и космической связи;
интеллектуальные датчики «умная пыль»;
датчики сверхраннего обнаружения пожаров.
Антитеррористические средства, в том числе:
анализаторы и детекторы следов взрывчатых веществ на основе оптически индуцированного поглощения контролируемой воздушной среды;
экспресс-детекторы взрывчатых веществ на основе полупроводниковых газочувствительных датчиков;
гиперспектральные наноанализаторы сверхнизких концентраций взрывчатых веществ.
Системы доступа, паспортного и миграционного контроля, в том числе:
объектовые пропуска с уникальными нанометками;
замковые устройства для режимных помещений с уникальными электронными ключами – нанометками;
электронные заграничные паспорта второго поколения и миграционные удостоверения с нанопамятью 1–10 Гбайт.
Защита информации.
Террагерцовое радиовидение.
Разработка и промышленное внедрение технологии получения и нанесения нанокомпозитных многофункциональных защитных покрытий на конструктивные элементы технических средств и систем безопасности.
Для формирующейся Программы развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий и наноматериалов до 2015 года и ряда федеральных целевых программ Росатом подготовил и направил ряд предложений по разделу «Безопасность»:
Разработка портативного сверхчувствительного детектора взрывчатых и наркотических веществ с ионизацией на наноструктурированных поверхностях.
Разработка перспективных идентификационных документов и систем управления доступом на базе нанометок.
Разработка систем защиты информации радиоэлектронных комплексов на базе радиопоглощающих нанокомпозитных материалов.
Разработка наноструктурированных чувствительных элементов и создание на их основе технических систем для сверхраннего обнаружения взрыво- и пожароопасных газов в воздухе.
В настоящее время в конкурсе, проводимом Роснаукой, участвуют два проекта ФГУП СНПО «Элерон»: «Создание высокоинтеллектуального комплекса видеоконтроля с распределенной системой датчиков (нанодатчиков) для противокриминальной и антитеррористической защиты критически важных для национальной безопасности объектов» и «Создание автоматической системы реального времени для идентификации лиц на основе получения, записи на защищенный носитель (нанопамять) и цифровой обработки трехмерного видеоизображения для импортозамещения».
Основные результаты научных исследований, используемых во втором проекте, апробированы в практических работах по идентификации лиц, погибших в результате боевых действий в Чечне, аварии на АПЛ «Курск», террористических актов в Буденновске и Москве («Норд-Ост»). Новизна предлагаемого подхода подтверждена рядом научно-технических достижений, патентов, публикаций (например, патенты WO 2003/062746, WO 2004/074770).
В июне 2006 года Росатом подготовил и направил в федеральную целевую программу «Развитие исследовательской, инновационной и технологической инфраструктуры для наноиндустрии Российской Федерации» на 2007–2009 годы предложения по работе «Создание сектора экспериментальных технологических установок с оснащением нанотехнологическим оборудованием для выпуска опытных партий изделий, контроля выпускаемой нанопродукции, метрологического обеспечения и испытания наносистем в индустрии безопасности».
В рамках отраслевого инновационного форума Росатома был представлен совместный проект ФГУП СНПО «Элерон» и МИФИ «Разработка и промышленное внедрение технологии получения и нанесения нанокомпозитных многофункциональных покрытий на конструктивные элементы технических средств и систем безопасности». Проект характеризуется увеличенным в 2–4 раза сроком службы конструктивных элементов систем безопасности в условиях воздействия агрессивных химических кислотно-щелочных сред, а также высокой влажности и соляного тумана, и повышенной до 20 дБ помехозащищенностью систем безопасности от воздействия электромагнитных помех и радиационного фона.
Заслуживает внимания проект «Разработка базовой нанотехнологии и методов проектирования планарных нанодатчиков на основе туннельного эффекта», направленный на создание технологических и элементных средств для нового поколения сверхвысокочувствительных датчиков в диапазоне от 0,1 Гц до 200 кГц, используемых в системах сейсмо- и акустолокации, мониторинга и предсказания прочностных характеристик инженерных и строительных объектов на сверхранней стадии и т.д. Чувствительным элементом датчика является наносистема, состоящая из проводящей иглы, выполненной с применением кремниевой микромеханики, сверхтонкой слоистой гофрированной мембраны и системы поддержания туннельного тока. Чувствительная и электронная часть сенсора изготовляются на единой подложке групповым методом по технологии сверхбольших интегральных схем (VLSI).
Для реализации проектов в области наносистем индустрии безопасности необходимо:
объединение усилий федеральных органов исполнительной власти, ответственных за проблемы безопасности, и бизнеса в сфере форсайта (технологического прогноза) в области нанотехнологий;
формирование перечня квалифицированных исполнителей и областей их компетенции в сфере нанотехнологий, необходимого для развития кооперационных связей в индустрии безопасности;
определение и совместная поддержка федеральными органами исполнительной власти и бизнесом головных организаций (Centers of Excellence – «центры превосходства»), достойное место среди которых может занять СНПО «Элерон»;
формирование научно-производственных консорциумов, инновационных кластеров, системы нанотехнологических кооперационных поставок в индустрии безопасности.
Учитывая принципиально новый характер работ по созданию технических средств и систем безопасности на основе нанотехнологий, считаем целесообразным создать новое направление «Инновационное развитие индустрии безопасности на базе нанотехнологий» в рамках Программы развития в Российской Федерации работ в области нанотехнологий и наноматериалов до 2015 года.
Андрей Путилов и коллектив авторов
