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  当今核生化防护装备的发展状况  
  作者:佚名 发表日期:2011-01-21  
 
当今核生化防护装备的发展状况
1.核监测装备
    (1)地下核爆探测手段不断发展完善
    核爆炸主要分大气层核爆炸、空间核爆炸和地下(水下)核爆炸
    地下核爆炸的探测主要用来监测别国的核试验,主要探测信号是地震波和次声。其基本原理是从自然地震、人工化学爆炸地震以及其他声源信号中,根据核爆特有规律提取核爆地震信号和核爆声波信号,进行识别和监测。地震波、次声地下核爆探测技术已发展了几十年,美国依靠地震网站或专门建立的监测站已在全球建立了50个地震探测网主站和100个辅站,以及60个次声探测网站。 

    从20世纪60年代开始开发的利用卫星遥测技术进行地下核爆炸进行全天时监测。美国自60年代在Vela卫星上安装核爆监测系统后,又在GPS卫星、DSP预警卫星上安装了功能更全、可以探测大气层和空间核爆的监测系统。GPS和DSP相结合的卫星核爆监测系统能够用于国土防御核爆监测系统。GPS和DSP相结合的卫星核爆监测系统能够用于国土防御核爆监测、核打击效果评估和发现某些秘密核试验。近年,美国核武器国家实验室洛斯•阿拉莫斯和桑地亚分别发射了ALEXIS和FORTE实验卫星,发探测核爆炸的新手段:新型核爆电磁脉冲探测器、新型核爆光辐射照度仪和用于空间核爆探测的新型X射线探测器。 

    (2)核辐射监测发展动向
    核辐射监测发展的最重要趋势是利用战场信息网迅速传递核监测信息。
    美军和西欧国家军队在构建C4ISR网络的时候,将单兵、部队侦测到的各种核副射信息送上C4ISR网,实现资源共享。最近研发的是联合报警报告网络,研究从最低级的单兵平台上的核辐射传感器通过战术因特网传至各级指挥、控制平台,形成核辐射监测信息(与其他核生化信息相结合)的自动化联合报警、报告网络(JWARN),并可与卫星平台的全球作战指挥系统(GCCS)联通。

    美军把核生化的报警、报告系统工程现代化列为重点发展目标。JWARN分系统(多用途综合战剂报警系统)可从核生化装甲侦察车中的AN/VDR-2多功能辐射仪接口获取并处理数据,自动生成核生化袭击报警信号和核观测、核辐射侦测结果报告,通过电台直接传送到师指挥所的自动化指挥控制系统,或直接传到联合作战司令部。排以下基层使用的AN/VDR-2仪也能通过RS232接口向上传递核辐射侦测信息。 

    鉴于民用核设施可能遭精确打击、贫铀弹的使用、核材料走私以及核恐怖活动可能增加,军队参与核事故救援及使用战术核武器造成大面积低水平辐射等情况出现的可能性增加,美国等国已在探讨发展低辐射水平的辐射探测能力,考虑推荐用于指导军事行动的具有不同致癌危险度的部队低水平辐照等级。 

    2.生物武器侦检装备 
    近年来,生物战剂的侦检技术研究发展迅速,应用于装备的速度加快;战场实时检测与识别技术是当前各国的研究重点。
    (1)生物武器侦检技术与装备的最新进展
    法国Giat公司的DetecBio是集报警、采样、鉴别和管理于一体的远距离生物战剂检测系统,包括MAB生物战剂报警器、NABOUCO野战方舱和M21B型联合生物战剂鉴别方舱等。计划2006年大量生产,2008年装备法国军队。其MAB生物战剂报警器沿袭了AP2C的技术,采用火焰度谱技术进行检测,可对生物战剂气溶胶进行快速检测报警,但无法鉴别出生物战剂的种类。NABOUCO坚战方舱是生物战剂检测系统的一部分,主要有于管理野外核生化监测系统,目前已装备法国空军。
 M21B型联合生物战剂鉴别方舱的主要设备包括:生物采样器、生物荧光检测器、PCR识别系统。其便携式生物采要器的采样速率达200升/分~1000升/分,采集的空气样品用液体吸收,提供给侦检纸或DNA片断分析,计划2005年—2006年大量生产。此外,Giat公司拟采用DNA和PCR片断识别技术开发研制一种野我生物战剂检测仪,可同时检测多种生物战剂,计划在2001年—2004年完成技术可行性论证和最优技术的选配,2005年—2007年完成主要技术研发和野外自动识别装置的研制,2007年—2010年完成批量生产和装备。 

    美国Smith公司的BDS生物战剂检测系统可全自动检测、识别和跟踪生物战剂,主要元件包括检测包、过滤器、环境控制器、无线电通信发送信号、电源。检测系统内部集成了高效分析系统,其简便、灵巧,可安装在不同类型的车辆上。此外,该公司也在研制一种便携式野外实时PCR识别装置,可对生物战剂进行快速定生定量检测,与Giat公司正在开发的产品相似。 

    美国Battelle公司研制了一套联合生物点源检测系统(Joint Biological Point Detection System,JBPDS),可在不同的场合使用。既方便人员携带,也可作为车载和固定检测仪器。该仪器能连续自动检测环境中的生物战剂,具有较宽的检测种类,在较短的时间内便可得出检测结果,并可以与军队系统的通信网络相连。它配有一个专为JBPDS设计的手持式分体采样器,也可为进一步实验室分析采集样品。 

    美国BAe System公司BioMAPPTM(Muti-Analyse Pathogen Profile)是美军现役的一种野外生物化验箱,可同时完成多项任务,包括核酸分析、免疫分析及样品处理。能够检测细菌、病毒和芽孢等,20分钟就可进入工作状态,分析时间仅需10秒,可存储84小时的分析数据。 

    (2)毒素战剂的侦检与防护救治
    国外对毒素作为战剂的可能性给予了高度的重视。2002年美军“药品系统规划管理处”正在开发生产的生物战剂防护药品有两种:F型肉毒类毒素和七价肉毒抗毒马血清。不难看出,美军非常重视毒素战剂的防护研究。 

    目前,对毒素进行快速有效的侦检还比较困难,主动脉原因是毒素的毒性强,少量便可以致病,所以“发现”它们需要极敏感的侦检手段;另外,毒性最大和最可能在战场上出现的毒素是蛋白质,在侦察时需要将毒素与空气中的有机物区分开来,在检测时还会出蛋白质容易在体内降解不能再被测出的问题。现在已有许多化学分析和免疫分析相结合的生物毒素侦检方法,最有发展前途的方法是免疫亲和层析——高效液相色谱和高效液相色谱——酶联名疫吸附。但到目前为止,仍缺乏可同时检测多种毒素的方法。 

    在可能用作战剂使用的毒素中,除T2真菌毒素外,其他毒素一般没有皮肤毒性作用。毒素气溶胶一般不产生明显的残留环境威胁。由于挥发度低,不可能形成有伤害性的再生气溶胶。所以与化学武器相比,毒素武器袭击后的消毒并不很重要。消毒化学毒剂的方法完全可以有效地消毒毒素。 

    毒素中毒后的潜伏期长,剂量效应曲线平坦,不同途径中毒以及在气溶胶中暴露时间不同产生的临床症状各不相同,因此毒素中毒的诊断较为困难。在缺乏有效的实时报警系统或直接观察到攻击的情况下,判断发生毒素武器进攻的首要线索还是流行病学调查法,即临床上出现大批与某一毒素战剂引起症状相一致的病例。这可能发生在进攻后数小时或数天。 

    目前,还缺乏毒素中毒后进行有效治疗的方法。除针对病人出现的症状进行支持性治疗以外,可以用抗体进行预防性治疗,即在接触毒素后、症状出现前治疗,这种治疗方法对肉毒毒素和蛇毒中毒比较有效,但对葡萄球菌肠毒素及蓖麻毒素等效果不好。 

    因毒素中毒后存在诊断难、治疗难等问题,所以提前进行预防比中毒后治疗效果要好,包括免疫诊断、类毒素疫苗预防及抗毒素治疗在内的医学防护措施将是今后毒素战剂防护研究的重点。由于绝大多数有重要军事应用潜力的毒素是蛋白质,具有高度的免疫原性,所以疫苗是预防毒素中毒的最有效手段,可以对抗大剂量的毒素气溶胶攻击。目前,美军研制与毒素相关的疫苗有三种:肉毒毒素、葡萄球肠毒素和蓖麻毒素,包括类毒素疫苗和基因工程疫苗等。另外,用抗体(抗毒素)进行被动预防也非常有效。如何通过制备专一性强的人单克隆抗体,或者将鼠等动物的单克隆抗体“人源化”,或者采用多种单抗配伍使用等途径来解决被动预防的问题,是当前的重要研究方向。 

    3.化学武器侦检装备
    化学战剂侦检器材比较成熟,主要是朝着灵敏化、多功能化、智能化、小型化的方向发展。2002年,化学武器侦检装备在功能多样化、小型化、智能化等方面取得了一定的进展。侦检器材功能的多样化,既满足军队的需求,也可在民用检测和反恐领域应用。侦察车和一载实验室作为大型的侦检设备,主要是将检测仪器小型化,增强耐受力和功能多样化。同时,大多数国家重视对现有装备的改进,降低误报率,提高操作性、可靠性和保养性。 

(1)化学武器侦检技术与装备的最新进展
    法国Giat公司下属的NBC-sys分公司推出了大批新型防化装备。该公司的毒物化验箱(KDTC)是一种便携式现场检测设备,可对沙林、塔崩、氢氰酸、光气、氯化氰等毒剂进行定性和半定量检测,配有定体积的气体取样器、取样纸和特定检测试剂,具有轻巧、快速、简便的优点,对芥子气和氮芥气的检测范围为150微克/米3~1000微克/米3,还能检测氢氰酸、光气、氯化氰等。 

    美国Reeves公司推出了APD2000手持式化学战剂检测仪,可检测GA、GB、GD、VX、HD、HN、L等多种毒剂,具有简便、快速的优点。美国Inficon公司开发了一种HAPSITE野外便携式GC/MS,只有一个手提箱大小,配一个顶空取样进样系统,可以现场检测多种有害气体。该仪器可用于多种应急行动,能对表现和空气中的有害物同时进行快速定性定量分析。美国BAe System公司的JCSD ChemSentryTM是一种手持式联合化学战剂检测仪,既方便人员携带,也可作为车载仪器。它能够用于多种不同场合,可以进行固定点的监测,能存储72小时的监测数据,同时可将数据通过网络进行传输,电池连续工作时间为30小时。 

    美国Smith公司最新的化学战剂检测仪器主要有以下产品。
    CAMTM化学战剂监测器:它包括内部和外部的空气监控器和过滤器,它能被用在船、飞机、车辆、军队基地、司令部、大楼保护系统装置以及空气安全系统上。
    GID-3TM化学检测器:能在作战车辆、舰船、空气安全系统上单独使用。可检测机动车辆内部和外部的空气,即使车辆以一定的速度运动也可以检测到。由于GID-32带有GARDS(地面侦察系统)使车辆在移动时它也能检测到地面的毒剂液体。其简单、轻便、也可适合小分队使用。
    GID-2ATM化学检测器“是一种固定的装置,安装在人员比较集中的区域如体育馆、会议中心等,可实行全自动连续监测。
    LCDTM轻型化学检测器:一种微型的检测器并带有报警装置,能个人携带。有带有标准电池的光电警报器,并附带有听筒能秘密报警。
    SABRE2000检测器:采用离子迁移谱技术,可用于检测化学战剂、爆炸物、TIC和毒品等,分析时间只需15秒~20秒,准备时间不超过10分钟。该仪器体积小、质量轻,带电池质量不足2.6千克。
    Ionscan 400B检测器:一种对痕量级爆炸物和致幻毒品最有效的检测器。它能在8秒的时间内迅速检测出40多种爆炸物和毒品,检测出的物质能立刻显示在屏幕上。它采用离子迁移谱技术,比SABRE2000检测器更灵敏快速。
    Ionscan Sentinel Ⅱ违禁品检测门:主要用于检测爆炸物和毒品。其灵敏度高,采用高效先进的彩色荧光技术检测人员身上的痕量元素,判断有无毒品和爆炸物。用于安全门进口、海关和建筑物的安全通道。能在几秒内检测40多种毒品和爆炸物,每分钟检测7人。 

    此外,新加坡的Drager公司研制开发了一套化学战剂检测系统,能现场检测500多种不同的气体、蒸气、气溶胶和覆盖了常见的空气污染物的检测物,以及化学战剂或模拟剂等,并配有多种侦检管,能以空气中的有害物进行半定量分析。整套系统由检测管、Accuro和Accuro2000气体采样泵组成。 

    德国Bruker公司推出的移动式质谱仪(MM1)是一种可供车载的GC/MS分析系统,可对空气、土壤、水中的化学战剂进行分离检测,配有空气和表面自动取样器。数据可由计算机直接传送到GPS定位系统或其他检测系统,便于车载,可用于野外机动检测和定点监测。目前已有600多套MM1系统装备于美、英、法、德、沙特和韩国军队。最近,Bruker公司又推出了一种功能更为全面的EM640S型车载GC/MS系统,其体积小,具有较高的灵敏度和广谱的检测范围,所有功能均不弱于实验室的GC/MS系统。 

    Bruker公司的RAPID远距离毒剂检测器,采用傅里叶红外激光技术,可实时监测毒剂和工业毒物(TIC)云团,最远监测距离为5千米,既可以固定检测,也可以装在车辆上在运动中进行检测。Bruker公司的中子诱导γ谱仪(NIGAS)用于对化学战剂进行非破坏性检测,可用于化学弹种类鉴别。可鉴别出的元素有H、N、P、S、F、C1、As等二十余种。 

    (2)现有化学侦检装备的改进
    现有化学侦检装备的改进主要致力于降低误报率,扩大侦检范围,提高操作性、维修性、保养性及系统合成性。以英军改进型化学毒剂监测器(ECAM)为例,其主要改进点包括:改善了监测器的安全互锁,包括能使气流倒流防止系统过载;简化了操作和保养;增加了操作扫描和自动模式,提高了侦检能力。ECAM能监测所有神经性毒剂、血液性毒剂和窒息性毒剂。奥地利已签订购买该装备的合同,其他计划购买的国家有澳大利亚、巴林、新西兰、挪威和阿联酋。 
 4.生化战剂一体化侦检装备
    当前,侦检器材发展的一个重要趋势是生物、化学战剂侦检技术一体化。
    (1)美军用雷达测试生化云团试验取得进展
    美国陆军于2002年4月15日开始在基韦斯特岛进行为期4天的雷达测试,目的是试验天气预报雷达能否将普通的云团与可施放到大气中并随风扩散的生物或化学战剂形成的云团区分开来。试验中,美国陆军通过农药喷洒飞机将用作试验制剂的蛋白粉末喷洒到空中,然后使用4种不同的雷达测试,包括1部国家气象服务多普勒雷达、1部美国空军的小型机载雷达系统。如果此次测试成功,美国陆军可能会在18个月~24个月后将该雷达探测网投入运行。
美国陆军还在开发一个“多任务传感器”(MMS)项目,该项目将利用现有美国商用和政府所有的雷达系统,为美国本土受到生化武器的袭击提供早期探测。 

    (2)生化传感器研制取得突破
    美国科学家已研制出一种鞋盒大小的可视传感器,它可以通过测量光速来监测生化战剂。该传感器包括一个激光源、一个平面波导管和检测化学变化时波导管光速变化的监测器。波导管由玻璃制成,长2厘米,激光穿过玻璃时产生2束光,2束光汇交产生干扰,激光产生连续的同色光,所有的光子按照一定的顺序通过2个通道。其中的一个光通道暴露在大气中作为参比通道,另一个光通道涂有特殊化学物质,能够与检测的物质发生化学反应。有毒剂(或其他化学生物物质)存在时,光速发生变化,从而发生干扰。数码相机在干扰时拍照记录结果,检测瞬间即可完成。该技术简单快捷。 

    (3)一体化生化战剂侦检装备的最新进展
    最近,Bruker公司又推出了一种生化战剂检测质谱CBMS Block Ⅲ,采用了MM1的进样系统和MS/MS技术,具有很好的战场应用价值。可有效完成对现有化学战剂的检测,对生物战剂的检测仅需3分钟就可完成,并可对空气进行实时监测。 

    法国Giat公司正在研制一种MIRELA远距离生化战剂检测系统,可以远距离检测和识别化学与生物战剂气溶胶、蒸气和液滴。能够实时地提供毒剂云团的种类、准确位置和浓度。它主要采用了一种新型的激光技术,可以大大降低生产成本,计划于2006年定型。其研制的新型防化侦察车配有全套最新的核生化检测系统,计划2003年装备部队。
美国Bas System公司推出一套生物、化学和爆炸物监测系统HazSentryTM,可安装在建筑物内外的各个部位,对整个建筑物进行全方位网络式监控。 

    5.人员防护装备
    化学防护是随着化学战的产生而产生和发展而发展的。它像人类的皮肤一样,为作战人员抵御着化学战剂的侵蚀和伤害。
    (1)个人防护装备
    在化学战条件下,防毒面具是单兵必不可少的个人防护器材。它分为过滤式和隔绝式两种。从外军目前装备的几十种面具来看,其共同特点是:
    ①能防各种已知毒剂,如美军的M42型和M48型面具都有较长的防毒时间。
    ②在染毒区内可更换滤毒罐。为保证部队在化学战环境下长期作战,外军要求滤毒罐在设计上可在毒区内更换。为此,英军防毒面具装备中,附有一个备用滤毒罐,并明确要求更换滤毒罐时间不大于9秒。
    ③能讯速佩戴好面具。美国要求9秒之内能佩戴好面具,其他国家一般要求在9秒~12秒之间。
为了改善防毒面具的生理性能和使用性能,几乎所有国家都取消了面具的导气管(特种面具除外)。美军防毒面具大幅度降低了吸气阻力(约50%),视野增大约50%,增加了通话器,改善了罩体的受力均衡问题,进一步解决了冬季使用时的保养问题。 

    增加面具的防火性能是今后面具设计的一个重要指标。近年来外军非常重视防火高效过滤材料的研究。美海军研究一种合成吸附剂,现处于对毒剂蒸气的静、动吸附量测定阶段。在面罩设计上将采用计算机辅助设计和制造技术。
法国Paul Boye公司推出一种T.O.M NBC轻便型防护服,总质量仅为500克,制作原料为无纺布上附着一层防护复合材料。既可满足军队的要求,也可作为民防人员的防护服,对各种毒剂、液剂的防毒时间均大于24小时。此外该公司还推出一种集阻油、防水、防红外、防毒等功能干一体的透气式防护服,可供消防员、警察、民防人员和军队在紧急情况下使用。 
美国W.L.Core & Associates有限公司开发了一种HSFTM纤维用于生产防护服,具有超轻的质量、优良的防毒透气性能、阻燃性能和穿戴舒适性,其防毒性能及其他各项性能均大大优于现役装备。
    (2)集体防护装备
    与个人防护相比,集体防护是全军、全民防护保障能力的重要组成部分。外军现装备的集体防护器材,品种齐全、配套,适应范围广,通风容量大(20米3/小时~8500米3/小时)。不仅战斗车辆,而且军舰、飞机也将装备集体防护器材,以满足在核化环境中持续作战的要求。例如美国的新型综合集成集体防护系统(AICPS)。
     组装式大风量集体防护器材是外军今后重点装备的器材。组装式集体防护器材包括可折叠的防护入口、毒气微粒过滤装置、变频器、控制和调节系统、安装工具等,安装在篷车、车辆和掩蔽部等机动设施内,供人员在化学、生物战情况下作集体防护使用。 

    美国Reeves公司推出了一种快速展开帐篷,只需2人~4人、2分钟即可展开,包装体积只有展开体积的2%。该帐篷已列入美军反恐行动装备。
    英国Aircontrol Technoloies公司研制的充气式移动NBC防护帐篷,主要用于建立野战医院和作为指挥所,并提供了一整套用于处理紧急情况的生命支持系统。其正在研制的下一代大型过滤吸收器中采用了变压吸附技术(PSA),可以循环使用滤料,从某种程度上解决了防毒时间受吸附容量限制的问题,可应用于各种集体防护设备的通风系统。 

    6.洗消技术与装备
外军洗消器材与洗消药剂研究,一直在持续、稳定地发展。一方面,不断地改善和提高现有装备的使用性能;另一方面,也在积极在研究、发展、生产与装备新型洗消剂和洗消器材。 

    为适应洗消概念新的发展,许多国家开始综合考虑装备的设计和使用问题。例如,美军根据系统工程学的观点,提出保证装备适合在污染环境中使用,必须从装备的设计上要考虑满足坚固性、可消性和适应性这三个基本要素。另外,洗消不仅仅是一种规避沾染的手段,还可以把它和防护、伪装等手段一起考虑,提高该技术的使用效率。例如,法国的暂时性伪装自消涂层,既可以快速准确地消除装备上的沾染,还可以衰减吸收红外、紫外、雷达波,防护核闪光,根据地理位置或气候条件快速改变伪装方案。因此,核生化洗消技术与装备的发展是一个全方位的系统工程,需要各部门、诸兵种协同联合,共同发展。 

    随着众多高新技术的发展和应用,洗消装备的自动化、智能化水平不断提高,它代表着当今洗消装备的发展趋势,美国研制的机器人洗消装备、机器人受染服装操作器和受染人员处理器就是此方面的代表。西方国家已在这方面做了一定的工作,并将进一步加大研究力度。 
    目前,从应用的技术上来看,各国更加重视高温、高压、射流、免水等物理洗消技术;从洗消对象上来看,对敏感装备和对人员的洗消仍是该领域的发展重点。 

    (1)洗消技术与装备的发展情况
    发展单兵使用的自消器材,是群众性应急措施的必要手段。对人员皮肤无刺激作用的、耐腐蚀、低毒、以固体吸附性材料为主体的个人消毒包、消毒手套或消毒膏仍将继续是主要发展方向。小型洗消器材主要向机动、快速、高效方向发展,高温高压洗消器材是国外新一代洗消器材的特征和标志。大型洗消器材则向多功能、自动化和高机动性方向发展。
随着科学技术的发展,越来越多的高新技术应用到军事领域,各类装备中应用的电子设备、光学精密仪器、敏感材料逐渐增多,它们一般受温度、湿度影响较大,不耐腐蚀,在受沾染的情况下不能用水基溶液洗消,因此开发新型非水洗消方法,研制非水洗消装备就成了洗消装备的重要研究课题。 

    在研究新装备的同时,对原有装备的改进和发展也是各国开展的重点工作,目的是使洗消装备系列化、通用化、平战结合,以适应多层次、各种目标的快速、高效洗消的需要。如德国的“克歇尔”系列洗消装备中,“克歇尔”AEDA1洗消系统适用于野战医院、指挥中心、车辆和集装箱系统的内部洗消。该系统由气溶胶喷洒器、热空气生成器、遥控单元和表面清洗系统四部分组成。

    细小的雾状消毒液可以杀死空气中的任何细菌并在落地后杀死地面的细菌。在反应时间结束后,热空气生成器还会对洗消过的内部空间加热,从而清除残存的洗消剂。“克歇尔”DECOCONTAIN 3000洗消系统是为营或更高级战斗部队设计的,同时也可以为建立洗消设施提供技术基础。它集成在标准的集装箱内,是新一代紧凑型高性能洗消系统。在受到核生化袭击后,该系统可以同时进行装备、人员、服装和设备的洗消。“克歇尔”DECOCONTAIN洗消系统在标准的集装箱内集成了符合军用洗消要求的全部设备,该系统可以用来进行车辆、装甲车辆、飞机、服装和设备、人员以及内部的洗消,可以有于水循环、消防和供水系统。战地沐浴时,使用集成的高压蒸汽喷枪清洁顺,还可以进行一般的维护和清洁工作。 

    美国Walter研究院报告了用一种固载酶的聚亚胺酯泡沫作为消毒材料对染有GD、VX和HD的猪皮肤的消毒,此泡沫材料类似一块面包片,只需一贴一擦就可消毒,而且毒剂液滴很容易就被吸收和降解,既可干擦也可湿擦,不会造成二次污染,可用于个人皮肤消毒包。
 

  

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