science >> Wetenschap >  >> anders

Hoe de Future Force Warrior zal werken

Toekomstige Force-soldaten Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

Oorlogen zijn evolutionair, waarbij elk nieuw conflict krachtigere en geavanceerdere wapens met zich meebrengt. Wapens die vandaag de dag succes opleveren op het moderne slagveld, kunnen binnen een paar jaar snel verouderd en ondoeltreffend zijn. De realiteit van het slagveld vereist continue verandering in de achtervolging om de vijand een stap voor te blijven.

Om zijn soldaten beter uit te rusten, het Amerikaanse leger ontwikkelt een geavanceerd infanterie-uniform dat bovenmenselijke kracht en een grotere ballistische bescherming zal bieden dan enig ander uniform tot nu toe. Ook, met behulp van wide-area netwerken en boordcomputers, soldaten zullen zich meer bewust zijn van de actie om hen heen en van hun eigen lichaam.

In dit artikel, we zullen op het slagveld van de toekomst springen, zie hoe zijn technologie zich verhoudt tot die van vandaag en leer hoe de Future Force Warrior een soldaat in een "F-16 op poten" zal veranderen.

Bedankt

Bedankt aan 1e luitenant John H. Frushour, USMC, 24e Marine Expeditionaire Eenheid , voor zijn hulp bij dit artikel.

Inhoud
  1. Geschikt voor de strijd
  2. Slagveldbewustzijn
  3. Vloeibare kogelvrije vesten
  4. exoskelet

Geschikt voor de strijd

Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

Met de ontwikkeling van een bionisch uniform voor zijn soldaten, het Amerikaanse leger plant een verandering in de logistiek van oorlog. Geïntegreerde fysiologische monitoring, verbeterde communicatie en verhoogde fysieke kracht zullen de soldaten van de toekomst de tools geven die ze nodig hebben om hun tegenstanders te overweldigen door simpelweg een hi-tech pak aan te trekken.

Het Future Force Warrior-programma bestaat uit twee fasen. De eerste fase omvat de inzet van een uniform in 2010 dat zal voldoen aan de kortetermijnbehoeften van het leger, hoewel stukken van het uniform eerder kunnen worden ingezet. Volgens Future Force Warrior Equipment Specialist Jean-Louis "Dutch" DeGay, "Het ministerie van het leger heeft zogenaamde ontwerpspiralen gebouwd, dus ongeveer om de twee jaar, als een stukje technologie volwassen is geworden, we proberen het in het veld te krijgen, in plaats van te wachten tot 2010 om het hele systeem in werking te stellen." het Amerikaanse leger zal een pak uitrollen dat nanotechnologie integreert, exoskeletten en vloeibare kogelvrije vesten, die nu allemaal alleen in concept bestaan.

Dit zijn de basiscomponenten van de definitieve versie van het pak:

  • Helm - In de helm zit een GPS-ontvanger, radio en de wide- en local-area netwerkverbindingen.
  • Warrior Fysiologisch Statusbewakingssysteem - Deze laag van het pak ligt het dichtst bij het lichaam en bevat sensoren die fysiologische indicatoren bewaken, zoals hartslag, bloeddruk en hydratatie. Het pak geeft de informatie door aan medici en veldcommandanten.
  • Vloeibare kogelvrije vesten - Deze vloeibare kogelvrije vesten zijn gemaakt van magnetorheologische vloeistof, een vloeistof die in vloeibare toestand blijft tot het aanleggen van een magnetisch veld. Wanneer een elektrische puls wordt toegepast, het pantser gaat in duizendsten van een seconde van een zachte naar een stijve toestand.
  • exoskelet - Het exoskelet is gemaakt van lichtgewicht, samengestelde apparaten die aan de benen worden bevestigd en de kracht van de soldaat vergroten.

Samen, deze subsystemen vormen samen een uniform dat informeert, beschermt en verbetert de mogelijkheden van de drager. Laten we nu elk van deze componenten afzonderlijk bekijken.

Slagveldbewustzijn

Achteraanzicht van een Future Force Warrior-pak Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

De waarde van vijandelijke verkenning hangt af van hoe snel die informatie kan worden doorgegeven aan de soldaat op het slagveld. De soldaten van de toekomst zullen direct meer informatie tot hun beschikking hebben dan ooit tevoren.

Het Amerikaanse leger maakt momenteel gebruik van een systeem genaamd Blue Force Tracker (BFT). Het systeem stelt een commandant in staat om een ​​realtime beeld van het slagveld te krijgen vanaf zijn of haar personal computer. De commandant kan dan de bewegingen van individuele eenheden volgen en deze informatie doorgeven aan bevriende eenheden. De Amerikaanse mariniers hebben BFT gebruikt, hoewel ze aanvankelijk kozen voor een meer draagbaar en robuust systeem, het Enhanced Position Location Reporting System, of "ePLRS." Zowel ePLRS als BFT hebben hetzelfde doel:realtime volgen van bevriende troepen. Het nadeel van beide systemen, echter, is dat ze omvangrijk zijn, enigszins gedateerd en vereisen computers met operators die anders een wapen zouden kunnen dragen.

De Future Force Warrior-setup is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van deze huidige systemen. Een computer die in het pak is ingebouwd en zich aan de basis van de rug van de soldaat bevindt, wordt verbonden met een lokaal en breed netwerk, gegevensoverdracht mogelijk maken.

DeGay legt het als volgt uit:

Eigenlijk, het is wat we het 'borg'-effect noemen, om een ​​thema van Star Trek te lenen. Alles in de gevechtsruimte is een sensor, of dat een voertuig is, rotor vleugel, gemaakte vleugel, luchtvaart voertuig, grondvoertuig, individuele soldaat of onbemand robotplatform. Dat wordt een sensor die ik kan volgen voor data. Ik kan er gegevens naar toesturen of gegevens meenemen, video of audio ervan. Future Force Warrior-helm Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

Soldaten zullen een spraakgestuurde, uitklapscherm in de helm om toegang te krijgen tot informatie zonder hun wapens neer te leggen. Ingebed in een transparante bril, het display zal voor de soldaat verschijnen als een 17-inch scherm. Dit scherm kan kaarten en realtime video weergeven die worden geleverd door een voorwaarts gepositioneerd verkenningsteam, satelliet of vliegtuig. Volgens DeGay, "We werken eraan om de grafische gebruikersinterface in de computersystemen te hebben om grafische computergebruikersinterfaces of zelfs Playstation 2/Xbox grafische gebruikersinterfaces te repliceren, "omdat de meeste soldaten van vandaag al bekend zijn met hoe die systemen werken.

Future Force Warriors weten niet alleen meer over hun medesoldaten, maar ze zullen ook meer weten over hun eigen fysiologische toestand. Het fysiologische subsysteem van het uniform ligt tegen de huid van de soldaat en omvat sensoren die de lichaamstemperatuur van de soldaat bewaken, huidtemperatuur, hartslag, lichaamshouding (staan ​​of zitten) en hydratatieniveaus. Deze statistieken worden gecontroleerd door de soldaat en door medici en bevelvoerende officieren die misschien kilometers ver weg zijn. Door de toestand van een peloton soldaten te kennen, kunnen commandanten betere strategische beslissingen nemen. De Future Force Warrior-helm bevat ook een GPS-ontvanger, bevelhebbers voorzien van exacte positiegegevens over hun troepen.

Een ander essentieel onderdeel van de strijd is de communicatie tussen soldaten. De Future Force Warrior zal sensoren gebruiken die trillingen van de schedelholte meten, waardoor er geen externe microfoon meer nodig is. Met deze beengeleidingstechnologie kunnen soldaten met elkaar communiceren, en het bestuurt ook de menu's die zichtbaar zijn via het uitklapbare oculair. De helm heeft 360-graden situationeel bewustzijn en stemversterking.

"Hiermee kun je weten waar die sluipschutter of mortiergranaat vandaan kwam, maar tegelijkertijd dempt het geluid bij een bepaalde decibel om geen schade aan de oren van de soldaat te veroorzaken, " zei Robert Atkinson, verbindingssergeant, interfacegroep operationele strijdkrachten, Natick Soldatencentrum.

De situation-awareness-technologie stelt soldaten ook in staat om:

  • detecteer andere soldaten voor zich tot op een paar kilometer afstand
  • focus op een bepaald geluid en versterk het

Het hele pak wordt aangedreven door een microturbinegenerator van 2 tot 20 watt, gevoed door een vloeibare koolwaterstof. Een plug-in cartridge met 10 ons brandstof kan het soldatenuniform maximaal zes dagen van stroom voorzien. Batterijpatches ingebed in de helm zorgen voor drie uur back-upvermogen.

Vloeibare kogelvrije vesten

De Future Force Warrior wordt beschermd door vloeibare kogelvrije vesten die in zijn of haar uniform zijn ingebouwd. Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

Met de vooruitgang in ballistiek, legers moeten betere kogelvrije vesten ontwikkelen. Een type moderne kogelvrije vesten, voor het eerst ontwikkeld in de jaren zestig, is gemaakt van geavanceerde geweven vezels die in vesten en andere zachte kleding kunnen worden genaaid. Beter bekend als Dupont Kevlar®, dit is een van de vele oplossingen voor kogelvrije kleding die momenteel door de Amerikaanse strijdkrachten worden gebruikt. Een ander type pantser, SAPI-platen, of "beschermende inzetstukken voor kleine wapens", zijn geharde keramische composietplaten die in het fragmentatiebeschermingsvest van een soldaat worden gestoken in zowel de voorste als achterste rompzakken.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers werken aan een nieuw soort pantser gemaakt van magnetorheologische (MR) vloeistoffen -- vloeistof kogelvrije vesten.

Eén type MR-vloeistof bestaat uit kleine ijzerdeeltjes gesuspendeerd in siliconenolie. De olie voorkomt dat de deeltjes gaan roesten. De vloeistof transformeert in slechts milliseconden van vloeibaar naar vast wanneer er een magnetisch veld of elektrische stroom op wordt toegepast. De stroom zorgt ervoor dat de ijzerdeeltjes in een uniforme polariteit vergrendelen en op elkaar stapelen, het creëren van een ondoordringbaar schild. Hoe hard de stof wordt, hangt af van de sterkte van het magnetische veld of de elektrische stroom. Zodra de lading of het magnetische veld is verwijderd, de deeltjes ontsluiten, en de substantie gaat terug naar een vloeibare toestand.

MR-vloeistof vult kleine vakjes in de stof van het Future Force Warrior-uniform. De uniformen zullen worden bedraad om een ​​elektrische stroom door de stof te laten gaan. De elektrische stroom wordt geregeld door het boordcomputersysteem en laadt automatisch de MR-vloeistof op wanneer er een ballistische dreiging aanwezig is.

MIT-wetenschappers die de vloeibare kogelvrije vesten ontwikkelen, zeggen dat het vijf tot tien jaar zal duren om de stof volledig kogelwerend te maken.

exoskelet

Foto met dank aan Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger

Bovenmenselijke kracht is altijd beperkt gebleven tot sciencefiction, maar vooruitgang in vergrotingssystemen voor menselijke prestaties zou soldaten de mogelijkheid kunnen geven om honderden kilo's op te tillen met de inspanning die ze normaal zouden doen om een ​​fractie van dat gewicht op te tillen.

In de schouder van het Future Force Warrior-uniform zit een stof gevuld met nanomachines die de werking van menselijke spieren nabootsen, buigen open en dicht wanneer gestimuleerd door een elektrische puls. Deze nanomachines zorgen voor een lift zoals spieren dat doen en vergroten het algehele tilvermogen met 25 tot 35 procent.

"Denk aan jezelf op steroïden, zoveel gewicht vasthouden als je wilt, zo lang als je wilt, "zei Atkinson. "Het zal een man of vrouw van 90 pond ook in staat stellen een man of vrouw van 250 pond van het slagveld te dragen en het zou niet voelen alsof ze 250 pond aan persoon dragen."

Het exoskelet dat aan het onderlichaam van de soldaat is bevestigd, zorgt voor nog meer kracht. Het totale exoskelet biedt tot 300 procent meer hef- en laadvermogen.

"Het exoskelet, die in samenwerking is met DARPA, zal de soldaat meer stabiliteit geven, "Zei Atkinson. "Het maakt van de soldaat een wapenplatform."

Met deze extra kracht, wapens kunnen direct op het uniformsysteem worden gemonteerd. In het concept uniform (rechts), het exoskelet is het uitstekende composietmateriaal dat je onder de knie ziet.

Het exoskelet zal de structuur samenvoegen, stroom, controle, bediening en biomechanica. Hier is een blik op enkele van de uitdagingen die DARPA heeft geschetst:

  • Structurele materialen - Het exoskelet zal gemaakt moeten worden van composietmaterialen die sterk zijn, lichtgewicht en flexibel.
  • Stroombron - Het exoskelet moet voldoende vermogen hebben om ten minste 24 uur te werken voordat het wordt bijgetankt.
  • Bediening - Bediening van de machine moet naadloos zijn. Gebruikers moeten normaal kunnen functioneren terwijl ze het apparaat dragen.
  • Bediening - De machine moet soepel kunnen bewegen, zodat het niet te onhandig is voor de drager. Actuatoren moeten stil en efficiënt zijn.
  • Biomechanica - Exoskeletten moeten van links naar rechts en van voren naar achteren kunnen bewegen, net zoals een persoon zou bewegen in de strijd. Ontwikkelaars zullen het frame moeten ontwerpen met mensachtige verbindingen.

Als oorlogsvoering verandert, legers zijn op zoek naar elk voordeel dat ze kunnen krijgen tegen potentiële vijanden. Het nieuwe Future Force Warrior-pak zal de menselijke prestaties naar ongekende hoogten brengen. Stel je een peloton soldaten voor die pakken dragen die een gewoon persoon veranderen in een echte, leef superheld.

Voor meer informatie over de Future Force Warrior en gerelateerde onderwerpen, bekijk de links op de volgende pagina.

Veel meer informatie

Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen

  • Hoe Body Armour werkt
  • Hoe exoskeletten zullen werken
  • Hoe nanotechnologie werkt
  • Hoe slimme structuren werken
  • Hoe werkt kogelvrij glas?

Meer geweldige links

  • American Forces Press Service:Future Force Warrior stelt superkrachten tentoon - 27 juni 2004
  • Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger:Future Force Warrior (FFW)
  • General Dynamics:Future Force Warrior
  • MIT:Instituut voor Nanotechnologie van Soldaten (ISN)
  • ScienCentralNews:Instant Armor

bronnen

  • Future Force Warrior (FFW) - Natick Soldier Center van het Amerikaanse leger http://www.natick.army.mil/soldier/wsit/
  • Algemene dynamiek http://www.generaldynamics.com/
  • MIT's Institute for Soldier Nanotechnologies (ISN) http://web.mit.edu/isn/
  • Future Force Warrior stelt superkrachten tentoon (American Forces Press Service, 27 juni 2004) http://www.defenselink.mil/news/Jul2004/n07272004_2004072705.html
  • Instant Armor (ScienCentralNews) http://www.sciencentral.com/articles/view.php3?article_id=218392121&language=english
  • leger wetenschappers, ingenieurs ontwikkelen vloeibare kogelvrije vesten (Army News Service, 21 april 2004) http://www.military.com/NewsContent/0, 13319, usa3_042104.00.html
  • 1e luitenant John H. Frushour, USMC, 24e Marine Expeditionaire Eenheid

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Hoe te differentiëren tussen mitose en cytokinese
  2. Hoe het Alien Hand Syndroom werkt
  3. Een gemakkelijke manier om de schedelzenuwen te leren
  4. De betekenis van Penta E
  5. Hadley Cell Effects
  6. Wat zijn Darwins vier belangrijkste ideeën over evolutie?
  7. Het effect van temperatuur op celmembranen
  8. Wat is apoptose?
  9. Een 3D-plantencel maken met huishoudelijke materialen

Wetenschap