Современный солдат окружён источниками электромагнитного излучения — радарами, средствами связи и другими системами. Насколько безопасно такое воздействие для нервной системы и всего организма, до сих пор изучали с трудом: живые ткани для экспериментов использовать нельзя, а обычные пластик, металл или баллистический гель плохо имитируют поведение настоящего тела. Исследователи армии США нашли решение — синтетические «фантомы» кожи, костей и мозга.
Учёные из Исследовательской лаборатории сухопутных войск (DEVCOM ARL) разработали материалы, которые по электромагнитным свойствам очень близки к живым тканям. Эти суррогаты не являются выращенными в лаборатории клетками — это полностью искусственные модели. Их можно безопасно размещать рядом с мощными передатчиками и измерять, как именно излучение проникает внутрь, где оно поглощается и не образуется ли опасный нагрев.
Зачем нужны такие модели
Человеческие ткани содержат много воды и растворённых солей, поэтому взаимодействуют с электромагнитными волнами сложным образом. Кожа, кости и мозг ведут себя по-разному. Чтобы понять риски, нужны материалы с похожими электрическими и магнитными характеристиками, а не просто похожие по твёрдости или весу.
«Чтобы лучше защитить бойца, мы вкладываем средства в создание моделей и материалов для нейронаучных исследований тканей, — объясняет нейроучёный Дэйв Хэйрстон (Dave Hairston). — Разрабатывая методы воспроизведения кожи, костей и нервной ткани, армейские специалисты могут безопасно анализировать биологическое воздействие экстремальных угроз поля боя, включая радиацию. Эти фундаментальные исследования напрямую влияют на дизайн и состав материалов для защитного снаряжения солдат».
Что умеют новые фантомы
Одно из ключевых достижений — способность удерживать воду при комнатной температуре месяцами без высыхания и без холодильника. Имитацию кости создают с помощью 3D-печати из специальных смол с порами. В эти поры можно заливать гель или встраивать датчики.
Биоинженер Крис Синкс (Chris Sinks) отмечает: «Существующие исследования электромагнитного воздействия и его биологических эффектов сдерживаются отсутствием подходящих тестовых приспособлений. Эти тканевые суррогаты позволяют быстро, эффективно и многократно проводить испытания биоэффектов и безопасных пределов воздействия для нынешних и будущих радиочастотных систем. Они ускоряют исследования и дают более точные данные».
Практическая польза
Полученные данные помогут создать более совершенные шлемы, защитные вкладыши, ткани и носимые датчики, которые будут предупреждать о превышении безопасного уровня излучения. Кроме того, результаты могут повлиять на конструкцию самих радаров и средств связи, а также на правила работы личного состава в полевых условиях.
Хэйрстон подчёркивает, что работа важна не только для военных: «Мы верим, что она повысит безопасность не только солдат, но и всех, кто использует устройства, излучающие электромагнитные волны, — в медицине, телекоммуникациях или даже в сфере здоровья».
Таким образом, армия США фактически строит реалистичные «краш-тест-манекены» для электромагнитного излучения. Это ещё один пример того, как военные разработки в итоге могут сделать безопаснее повседневную жизнь миллионов людей.
