The return of the Ritterrüstung

Wie keine Technik ist auch die Nanotechnik an sich nicht "gut". Es kommt darauf an, was man damit macht. Und natürlich bemüht sich auch das Militär mit Nachdruck, von der neuen Technologie zu profitieren!

Die Ritterrüstung der Zukunft entsteht nun am 500 Technology Square in Cambridge, der Schwesterstadt von Boston auf der anderen Seite des Charles River. Hier, inmitten von Hitech-Gebäuden und einigen alten Backstein-Turbinenhallen, hat das Massachusetts Institute of Technology (MIT) im März 2002 das Institute for Soldier Nanotechnology (ISN) gegründet.

Sein Ziel: aus der heutigen Baumwoll-Nylon-Kleidung und der sperrigen Ausrüstung einen leichten Kampfanzug zu machen, in den Schutzmechanismen, medizinische Überwachung und Kommunikationsgeräte integriert sind.  

50 Millionen Dollar, verteilt über fünf Jahre, lässt die US-Armee sich das kosten. Das MIT, die Unternehmen DuPont und Raytheon sowie zwei Bostoner Krankenhäuser steuern noch einmal 30 Millionen Dollar bei. Dabei geht es nicht um Grundlagenforschung oder andere brillante Ideen irgendwann für die Zukunft, wie sie am MIT oft entwickelt werden. „Das Militär wollte nicht nur Aufsätze in Science and Nature. Sie wollten etwas Handfestes”, hat Institutsdirektor Ned Thomas die durchaus heikle Mission beschrieben. Bis 2007 sollen über 130 Wissenschaftler mit Hilfe von Nanotechnik die heutigen Anzüge deutlich verbessern, und fünf Jahre später soll die erste massenproduzierbare Nanorüstung fertig sein.

„Nano“ also auch noch auf dem Schlachtfeld – wie soll das gehen? Indem man zum Beispiel die Fasern verändert, aus denen ein Kampfanzug hergestellt wird. Die bestehen schließlich auch aus Molekülen, genauer gesagt aus Polymeren, und damit kann man einiges anstellen, wie wir bereits gesehen haben. Welcome to the return of the Ritterrüstung!

Was wie eine Erfindung des genialen Mr. Q aus James-Bond-Filmen klingt, wird derzeit von mehreren Teams am ISN systematisch auf seine Machbarkeit hin abgeklopft. Ein Material, das sehr leicht ist und gut Energie absorbieren kann, sind so genannte Dendrimere. Das sind Molekülketten, die sich zu baumähnlichen Mustern verzweigen. Prallt eine Kugel auf ein Geflecht dieser Riesenmoleküle, könnte die Energie von den zahlreichen Verästelungen noch effizienter als von Kevlar-Fasern geschluckt werden, hofft man. Kevlar besteht aus Polymerketten, die über chemische Bindungen zu Bündeln angeordnet sind.

Bisher konnte man Dendrimere allerdings nicht zu einer Matte zusammenfügen. Die Chemikerin Paula Hammond hat nun Dendrimere hergestellt, aus denen eine Art langer Schwanz heraushängt. Diese Schwänze verflechten sich miteinander und geben den Molekülen Zusammenhalt.

Der Chemiker Tim Swager hat aus einem anderen Polymer, das elektrisch leitend ist, den Prototypen eines Sensors für Stresssituationen hergestellt. Fügt man nämlich in das Material einige Kobaltatome ein, entsteht eine Andockstelle für Stickstoffmonoxid. Hat man das Polymer mit zwei Elektroden verbunden, ändert sich sein elektrischer Widerstand immer dann, wenn sich Stickstoffmonoxid an Kobalt anlagert. Dessen Menge im menschlichen Atem nimmt unter Stress deutlich zu. Eine solche Konstruktion sei ein erster Schritt zu einem Sensor, der schnell eine Veränderung im körperlichen Zustand des Soldaten diagnostizieren kann, sagt Swager. Ein Sender könnte dann derartige Daten an ein Ärzteteam im Leitstand einer Einheit übertragen.

Etwas weiter sind Swagers Kollegen Karen Gleason und Alexander Klibanov. Sie stellten im vergangenen Jahr mit Nanopartikeln beschichtete Kevlar-Fasern vor, die wasserabweisend sind und Keime abtöten können. Wie sich bei einer Umfrage unter amerikanischen Soldaten gezeigt hatte, stand eine Uniform, die nicht nass werden kann, ganz oben auf ihrer Wunschliste – offenbar noch vor absolut kugelsicherem Material. 97 Prozent aller Keime, die mit den Fasern in Berührung kamen, wurden abgetötet. Der Prototyp besteht aus einem gut zehn mal zehn Zentimeter großen Stück Kevlar-Gewebe. ISN-Direktor Ned Thomas geht davon aus, dass es noch zwei bis drei Jahre dauern wird, bis diese Technik in großen Mengen als kommerzielles Produkt hergestellt werden kann.

Außerdem basteln die ISN-Forscher an Camouflage-Textilien, bei denen sich die Wellenlänge der reflektierten Strahlung manipulieren lässt. Die Uniform könnte sozusagen die „Farbe“ wechseln und an bestimmten Stellen verstärkt für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotstrahlung abgeben. Dieses Muster ließe sich dann mit entsprechenden Geräten erkennen, und die Soldaten könnten auch bei Nacht oder bei schlechter Sicht ihre Kollegen eindeutig von gegnerischen Truppen unterscheiden. Es müsste dann kein "Friendly Fire", keinen Beschuss eigener Truppenteile, mehr geben.

Doch die Rüstung der Zukunft soll noch mehr können. Sie soll den Soldaten nicht nur schützen und überwachen, sie soll ihm auch zusätzliche Kraft verleihen. Die MITler arbeiten an künstlichen Muskelfasern, die in Kampfanzüge eingewebt werden könnten. Der Prototyp sind Polymer-Moleküle mit zwei auseinander stehenden langen Enden, die in der Mitte durch eine Art Scharnier verbunden sind. Unter elektrischer Spannung klappt dieses molekulare Scharnier zusammen, bis sich die Enden berühren. Verbindet man viele derartige Moleküle zu einer Kette, könnte diese dann wie ein Ziehharmonika-Faden zusammenschnellen.

Die Idee dahinter: Solche künstlichen Muskelfasern würden dem Soldaten helfen, eine schwere Last leichter hochzuheben. Berechnungen zeigen, dass 1,4 Kilogramm dieses Materials ausreichen, 80 Kilogramm einen Meter in die Höhe hieven zu können. Soweit die Theorie. In der Realität dauert der Klappvorgang derzeit eine ganze Minute, weil die Muskelmoleküle in den Fäden noch nicht schnell genug auf die elektrische Spannung reagieren.  Wie ein Student dem amerikanischen Magazin Wired verriet,  gelingt es den Forschern nicht einmal, die Scharnier-Moleküle zu einer Faser von einem Mikrometer Länge zu verbinden.

Die „dynamische Rüstung“ soll dem Soldaten auch im Falle einer Verletzung helfen. Hat er sich ein Gelenk verstaucht oder gar einen Knochen angebrochen, könnte die Uniform sich an dieser Stelle schlagartig versteifen und als feste Bandage oder gar Schiene dienen. Um dies zu erreichen, experimentiert man am ISN mit  Hohlfasern von 100 Mikrometern Durchmesser, die mit hohlen Kügelchen gefüllt sind. Diese enthalten ihrerseits zehn Nanometer lange magnetische Eisenoxid-Teilchen, eingebettet in eine zähe Flüssigkeit. Legt man ein magnetisches Feld an, reihen sich die Teilchen in einer geraden Linie auf. Das Gewebe wird 50 mal steifer als herkömmliche Kevlar-Fasern.

Für militärische Erfindungen nehmen sich diese Ideen recht harmlos aus. Sie klingen eher nach einem künftigen Trekking-Outfit für Survival-Freaks, die auf den Spuren Rüdiger Nehbergs auf eigene Faust unwegsame Landschaften erkunden wollen. Auch kann man bezweifeln, ob solche Hightech-Uniformen im modernen, unberechenbaren Guerilla-Krieg, der – wie zuletzt im Irak – das Schlachtfeld des 20. Jahrhunderts ablöst, je so wichtig sein werden, wie Militärplaner annehmen. Diese scheinbare Unbedarftheit sollte jedoch nicht zu dem falschen Schluss führen, die Nanotechnik habe überhaupt kein destruktives Potenzial.

Die meisten Konfliktforscher halten eine Unterscheidung zwischen Verteidigungs- und Angriffswaffen für unhaltbar.  Entscheidend sei vielmehr, ob sich eine Armee in den Augen des Gegners durch solche „harmlosen“ Innovationen einen Vorteil verschafft. Selbst eine scheinbar geringfügige Verunsicherung durch eine Nanouniform könnte als Aufforderung zum „Nachrüsten“ verstanden werden und politische Konflikte anheizen.

Doch es gibt ein noch schwerwiegenderes Problem. Die Forschung am ISN findet zwar vor unser aller Augen statt, eben weil sie rein defensiv wirkt. Heiklere Konzepte dürften aber von vorneherein unter Ausschluss der Öffentlichkeit entwickelt werden. Die Nanomedizin hat sich, wie wir bereits gesehen haben, die Manipulation von Zellen auf molekularer Ebene zum Ziel gesetzt. Genetische oder andere physische Eigenarten einzelner Menschen sollen gezielt angesprochen, Kranke mit einer individuellen Therapie behandelt werden können.

Aber es ist durchaus vorstellbar, dass Therapien am Ende zu Waffen umfunktioniert werden, wenn man etwa eine hocheffiziente, gering dosierte „Nanoarznei“ für genetisch ähnliche Gruppen maßschneidert und damit „ethnische Waffen“ hat. „Man muss davon ausgehen, dass es im Zuge der weiteren Entwicklung von Nanotechnologie Erkenntnisse geben wird, gezielt neue Krankheitserreger zuzuschneiden“, warnt Jürgen Altmann, Physiker an der Uni Dortmund.  Er untersucht seit 15 Jahren die Folgen von militärischen Anwendungen neuer Technologien.

Solche Arbeiten würden jedoch die B-Waffen-Konvention von 1975 unterlaufen, die Eingriffe in Zellprozesse verbietet, sagt Altmann. Dieses Abkommen ist seit damals von 143 Staaten unterzeichnet worden. Solange B-Waffen nicht gezielt eingesetzt werden konnten, funktionierte die Konvention. Angesichts der neuen Möglichkeiten wäre aber eine genauere Überprüfung nötig. Die Verhandlungen darüber, wie solche Kontrollen aussehen könnten, wurden von den USA allerdings 2001 verlassen.

Solange es solche weltweiten Kontrollen nicht gibt, können Regierungen ungehindert neue B-Waffen im Verborgenen entwickeln. Deshalb plädiert Altmann zusammen mit dem amerikanischen Physiker Mark Gubrud dafür, als erstes ein „Verifikationsprotokoll“ zur B-Waffen-Konvention zu beschließen. „Außerdem haben wir vorgeschlagen, auf nicht-medizinische nanotechnische Eingriffe in den menschlichen Körper für zehn Jahre gänzlich zu verzichten.“

weiter am Freitag: Die Nanofabrik

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