آب سنگین

با کمک اين نوع آب مي‌توان پلوتونيوم لازم را براي سلاح‌هاي اتمي بدون نياز به غني‌سازي بالاي اورانيوم تهيه کرد.

از کاربردهاي ديگر اين آب مي‌توان به استفاده از آن در رآکتورهاي هسته‌اي با سوخت اورانيوم، به عنوان متعادل‌کننده (Moderator) به جاي گرافيت و نيز عامل انتقال گرماي رآکتور نام برد.

آب سنگين واژه‌اي‌است که معمولاً به اکسيد هيدروژن سنگين D2O يا 2H2O اطلاق مي‌شود. هيدروژن سنگين يا دوتريوم (Deuterium) ايزوتوپي پايدار از هيدروژن است که به نسبت يک به 6400 از اتم‌هاي هيدروژن در طبيعت وجود دارد و خواص فيزيکي و شيميايي آن به نوعي مشابه آب سبک H2O است.

اتم‌هاي دوتريوم ايزوتوپ‌هاي سنگيني هستند که برخلاف هيدروژن معمولي، هسته آنها شامل نوترون نيز هست. جانشيني هيدروژن با دوتريوم در مولکول‌هاي آب، سطح انرژي پيوندهاي مولکولي را تغيير مي‌دهد و به‌طور طبيعي خواص متفاوت فيزيکي، شيميايي و بيولوژيکي را موجب مي‌شود، به‌طوري که اين خواص را در کمتر اکسيد ايزوتوپي مي‌توان مشاهده کرد.

براي مثال، ويسکوزيته (Viscosity) يا به زبان ساده‌تر چسبندگي آب سنگين به مراتب بيش از آب معمولي است.

آب نيمه سنگين چنانچه در اکسيد هيدروژن تنها يکي از اتم‌هاي هيدروژن به ايزوتوپ دوتريوم تبديل شود نتيجه  را آب نيمه سنگين (HDO) مي‌گويند.

در مواردي که ترکيب مساوي از هيدروژن و دوتريوم در تشکيل مولکول‌هاي آب وجود داشته باشند، آب نيمه سنگين تهيه مي‌شود، علت اين کار تبديل سريع اتم‌هاي هيدروژن و دوتريوم بين مولکول‌هاي آب است.

مولکول آبي که از 50 درصد هيدروژن معمولي (H) و 50 درصد هيدروژن سنگين(D) تشکيل شده‌است، در موازنه شيميايي حدود 50 درصد HDO و 25 درصد آب (H2O) و 25 درصد D2O خواهد داشت.

نکته مهم آن است که آب سنگين را نبايد با با آب سخت که اغلب شامل املاح زياد است و يا يا آب تريتيوم (T2O or 3H2O) که از ايزوتوپ ديگر هيدروژن تشکيل شده‌است، اشتباه گرفت.

تريتيوم، ايزوتوپ ديگري از هيدروژن است که خاصيت راديواکتيو دارد و بيشتر براي ساخت موادي به کار برده مي‌شود که از خود نور منتشر مي‌کنند.

آب سنگین با اکسیژن

آب با اکسيژن سنگين، در حالت معمول H218O است که به صورت تجارتي در دسترس است و بيشتر براي رديابي به کار برده مي‌شود. براي مثال، با جانشين کردن اين آب (با نوشيدن يا تزريق) در يکي از عضوهاي بدن مي‌توان در طول زمان ميزان تغيير در مقدار آب اين عضو را بررسي کرد. اين نوع از آب به ندرت حاوي دوتريوم است و به همين علت خواص شيميايي و بيولوژيکي خاصي ندارد براي همين، به آن آب سنگين گفته نمي‌شود. ممکن است اکسيژن در آنها به صورت ايزوتوپ‌هاي O17 نيز موجود باشد، در هر صورت تفاوت فيزيکي اين آب با آب معمولي، فقط چگالي بيشتر آن است.

تاريخچه توليد آب سنگين

والتر راسل در سال ???? با استفاده از جدول تناوبي مارپيچ وجود دو تريم را پيش بيني كرد. هارولد يوري يكي از شيميدانان دانشگاه كلمبيا در سال ???? توانست آن را كشف كند. گيلبرت نيوتن لوئيس هم در سال ???? توانست اولين نمونه از آب سنگين خالص را با استفاده از روش الكتروليز تهيه كند. هوسي و هافر نيز در سال ???? از آب سنگين استفاده كردند و با انجام اولين آزمون هاي رديابي زيست شناختي به بررسي سرعت گردش آب در بدن انسان پرداختند.

کاربرد آب سنگين در راکتورهاي هسته اي

آب سنگين يکي از مواد اصلي در راه اندازي راکتورهاي توليد انرژي و تحقيقاتي موسوم به راکتورهاي آب سنگين به شمار مي رود.

راکتورهاي آب سنگين نيازي به اورانيوم غني شده ندارد و از اکسيد اورانيوم طبيعي به عنوان سوخت استفاده مي کند.

اين فرايند، نياز به اورانيوم غني شده را مرتفع مي کند اما طراحي اين راکتورها پيچيده و توليد آب سنگين نيز هزينه بر است.

آب سنگين از جدا سازي نوعي از مولکول هاي آب با غلظت 1 در هر 7000 مولکول به دست مي آيد که هيدروژن آن يک نوترون بيشتر از هيدروژن عادي دارد.

اين نوترون اضافه موجب مي شود تا عمل کند کنندگي نوترون هاي پر سرعت به اندازه اي برسد که واکنش هاي زنجيره اي توليد انرژي از ميله هاي سوخت آغاز شود در حالي که در راکتورهاي قدرت آب سبک , اورانيوم غني شده درحد سه و نيم درصد و بيش از آن براي انجام واکنش مورد نياز است.

در راکتورهاي آب سنگين، اين ماده وظيفه خنک کردن ميله هاي سوخت، همزمان با کند کردن نوترون هاي پر انرژي را به عهده دارد.

با نزديک شدن راکتور تحقيقاتي تهران، که حدود چهل سال پيش و با قدرت 5 مگاوات راه اندازي شده است، به پايان عمر کاري خود و نياز روز افزون کشور به انواع راديو ايزوتوپ هاي صنعتي و همچنين راديو داروها ،راکتور تحقيقاتي آب سنگين اراک با قدرت 40 مگاوات طراحي و مکان آن در نزديکي شهر خنداب در شمال غربي شهرستان اراک تعيين شد.

 

پروژه آب سنگين اراک

پروژه توليد آب سنگين در شمال غربي اراك و در نزديكي تاسيسات نيروگاه ?? مگاواتي آب سنگين اراك قرار دارد و براي تامين آب سنگين اين رآكتور ساخته شده است. به گفته غلامرضا آقازاده رئيس سازمان انرژي اتمي ايران ظرفيت توليد اين مجتمع ابتدا هشت تن بوده و امروز ظرفيت آن به ?? تن آب سنگين با غناي ??? درصد رسيده است. پروژه مجتمع توليد آب سنگين اراك به عنوان يكي از شاخصه هاي دانش هسته اي، در پزشكي و به خصوص كنترل سرطان و كنترل بيماري ايدز نقش تعيين كننده اي دارد و به عنوان خنك كننده و كندكننده رآكتورهاي آب سنگين به كار مي رود . با گشايش اين واحد صنعتي، ايران به عنوان نهمين كشور داراي تجهيزات توليد آب سنگين مطرح مي شود. كشورهاي آرژانتين، كانادا، هند و نروژ نيز بزرگترين صادركنندگان آب سنگين جهان هستند.

ساخت اين تاسيسات همچنين موجب آموزش متخصصان و آشنايي شرکت هاي داخلي با استاندارهاي هسته اي مي شود و مي تواند راه را براي ساخت نيروگاه هاي قدرت آب سنگين در آينده فراهم کند.

 

红外线

红外线是波长比可见光长的电磁波，波长在1毫米到770纳米之间，在光谱上位于红色光外侧。具有很强热效应，并易于被物体吸收，通常被作为热源。透过云雾能力比可见光强。在通讯、探测、医疗、軍事等方面有广泛的用途。 俗称红外光。

光線與"紅外線"的關係

• 光線是一種輻射電磁波，其波長分佈自300nm（紫外線）到14,000nm（遠紅外線）。不過以人類的經驗而言，「光域」通常指的是肉眼可見的光波域，即是從400nm（紫）到700nm（紅）可以被人類眼睛感覺得到的範圍，一般稱為「可見光域」（Visible）。由於近代科技的發達，人類利用各種「介質」（特殊材質的感應器），把感覺範圍從「可見光」部份向兩端擴充，最低可達到0.08～0.1nm（X-RAY, 0.8～1A），最高可達10,000nm（遠紅外線，熱像範圍）。

紅外線的波長範圍

• 近紅外線 | (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON
• 中紅外線 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON
• 遠紅外線 | (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON

紅外線輻射源區分

紅外線輻射源可區分為四部份：

1. 白熾發光區（Actinic range）：或稱「光化反應區」，由白熾物體產生的射線，自可見光域到紅外域。如燈泡（鎢絲燈，TUNGSTEN FILAMENT LAMP），太陽。
2. 熱體輻射區（Hot-object range）：由非白熾物體產生的熱射線，如電熨斗及其它的電熱器等，平均溫度約在400℃左右。
3. 發熱傳導區（Calorific range）由滾沸的熱水或熱蒸汽管產生的熱射線。平均溫度低於200℃，此區域又稱為「非光化反應區」（Non-actinic）。
4. 溫體輻射區（Warm range）：由人體、動物或地熱等所產生的熱射線，平均溫度約為40℃左右。

• 站在照相與攝影技術的觀點來看感光特性：光波的能量與感光材料的敏感度是造成感光最主要的因素。波長愈長，能量愈弱，即紅外線的能量要比可見光低，比紫外線更低。但是高能量波所必須面對的另一個難題就是：能量愈高穿透力愈強，無法形成反射波使感光材料擷取影像，例如X光，就必須在被照物體的背後取像。因此，攝影術就必須往長波長的方向－－「近紅外線」部份發展。以造影為目標的近紅外線攝影術，隨著化學與電子科技的進展，演化出下列三個方向：

1. 近紅外線底片：以波長700nm～900nm的近紅外線為主要感應範圍，利用加入特殊染料的乳劑產生光化學反應，使此一波域的光變化轉為化學變化形成影像。
2. 近紅外線電子感光材料：以波長700nm～2,000nm的近紅外線為主要感應範圍，它是利用以矽為主的化合物晶體產生光電反應，形成電子影像。
3. 中、遠紅外線熱像感應材料：以波長3,000nm～14,000nm的中紅外線及遠紅外線為主要感應範圍，利用特殊的感應器及冷卻技術，形成電子影像。

Ingegneria biomedica

L' Ingegneria biomedica è una branca dell' ingegneria che utilizza le metodologie e le tecnologie proprie dell’ingegneria al fine di comprendere, formalizzare e risolvere problematiche di interesse medico-biologico, mediante una stretta collaborazione degli specialisti dei vari settori coinvolti.

 

L'ingegnere biomedico

Per poter svolgere il proprio lavoro l'ingegnere biomedico deve, non soltanto conoscere i metodi e gli strumenti dell'ingegneria classica, ma anche le problematiche nei campi della medicina e della biologia.

L'ingegnere biomedico deve infatti fornire la propria collaborazione a partire dalla fase di studio del problema medico-biologico, in modo da poter avere una visione globale completa e non presentata a posteriori da medici o biologi.

Per questo motivo la preparazione dell'ingegnere biomedico deve necessariamente comprendere conoscenze di anatomia, biologia, fisiologia, patologia; oltre ovviamente alle conoscenze ingegneristiche di base come matematica, fisica, meccanica, chimica, energetica, elettronica, informatica e gestionale.

Settori di applicazione

L'ingegnere biomedico lavora in differenti settori dell'ingegneria, dallo sviluppo, alla progettazione, alla organizzazione.

Sviluppo]

L'ingegnere biomedico sviluppa:

• metodi di analisi per sistemi biologici molto complessi, per poterli semplificare utilizzando modelli artificiali
• metodi di analisi e acquisizione di segnali che provengono dai sistemi biologici, per poterli codificare con una strumentazione adatta.
• si occupa anche della sicurezza relativa ai dispositivi medici e quindi dovrebbe conoscere le normative vigenti

Progettazione

L'ingegnere biomedico progetta:

• appararecchiature elettromedicali per la diagnosi, la terapia e la riabilitazione
• organi artificiali e protesi
• sistemi informativi dedicati alla sanità e alla telemedicina

Organizzazione

L'ingegnere biomedico organizza:

• l'uso e la manutenzione della strumentazione biomedica
• l'organizzazione dei reparti e delle aziende ospedaliere

Ambiti di lavoro

Strumentazione biomedica

L'ambito della strumentazione biomedica si occupa della progettazione, sviluppo, realizzazione e test di dispositivi meccanici e/o elettronici da applicare in ambito clinico, o altrimenti come ausilio all'attività di ricerca nelle scienze biologiche e fisiologiche.

La strumentazione biomedica può essere suddivisa in vari settori a seconda della modalità di classificazione scelta, ossia in base allo scopo clinico, al campo di applicazione, alla zona dell'organismo interessata, al tipo di analisi effettuata o alla fonte di energia utilizzata. In riferimento alla prima modalità citata, l'ambito clinico, la strumentazione può essere

• diagnostica
• terapeutica
• riabilitativa

Sebbene non esista una distinzione netta fra i tre campi, è opportuno operare tale suddivisione per un'analisi più sistematica dell'argomento e perché si tratta di una distinzione centrata sulla figura del paziente e sulle sue esigenze.

Strumentazione diagnostica

Nella seguente categoria sono incluse per lo più le apparecchiature utilizzate in medicina nucleare e radiologia che sfruttano tecniche di imaging a scopo diagnostico.

Tra gli esempi più rappresentativi ricordiamo la radiografia a raggi X, la tomografia computerizzata (TC), l'imaging a risonanza magnetica (MRI), la tomografia ad emissione di positroni (PET), la tomografia computerizzata ad emissione di singolo fotone (SPECT), gli ultrasuoni ecc...

Strumentazione terapeutica

In questa sezione si includono tutti quei dispositivi, elettrici o meccanici, di supporto all'attività terapeutica del paziente o che costituiscono l'intervento principale della terapia stessa.

Alcuni esempi sono il pacemaker, le valvole cardiache artificiali, i cardioversori e defibrillatori, il dializzatore, il cuore artificiale, la macchina cuore polmone per circolazione extracorporea, i neurostimolatori, gli apparecchi acustici e molti altri ancora: darne un elenco esaustivo sarebbe proibitivo e privo di senso, dal momento che di continuo nuovi apparecchi vengono impiegati in specifiche terapie, o gli stessi apparecchi esistenti modificati vengono impiegati per nuove terapie.

Si tratta di dispositivi molto delicati da tenere sotto costante controllo in quanto, a differenza della categoria precedente, spesso si ha a che fare con energie molto superiori a quelle utilizzate in campo diagnostico e che entrano in diretto contatto col paziente, interagendo direttamente con esso o modificandone alcuni parametri fisiologici e/o fisici. In fase di progettazione si deve pertanto prevedere una possibile diagnostica il meno possibile invasiva delle condizioni dell'apparecchio, per poterne programmare con sufficiente anticipo e rischi minimi la sostituzione o la riparazione.

Strumentazione riabilitativa

L'ultima sezione qui presentata comprende quella della strumentazione utilizzata a fini riabilitativi: sebbene questa sezione abbia molto in comune con la precedente, anzi spesso i due campi vengono considerati simili, è bene distinguere tali dispositivi in quanto si tratta spesso di macchine che tentano di modificare un parametro fisiologico, fisico o meccanico del paziente al fine di farne recuperare il normale e autonomo funzionamento. Si tratta quindi per lo più di soluzioni temporanee che non mirano semplicemente a fornire un supporto terapeutico, ma hanno uno scopo più ambizioso. Bisogna comunque sottolineare che spesso questi dispositivi, come nel caso delle protesi, pur cercando di integrarsi pienamente nei processi metabolici e meccanici, possono talora rimanere in modo permanente nel corpo dell'ospite, o possono altre volte essere riassorbiti dall'organismo.

Alcuni esempisono le protesi, gli organi artificiali, le macchine pneumatiche per il recupero post-traumatico, e altri ancora.

Informatica biomedica

Il campo dell'informatica biomedica abbraccia diversi aspetti.

Il primo campo di applicazione è quello della gestione informatizzata dei dati sanitari (cartella clinica elettronica), con particolare attenzione alle problematiche di tipo legale insite nella manipolazione di dati sensibili.

Inoltre l'informatica biomedica affronta il problema della trasmissione ed indicizzazione delle immagini ottenute da dispositivi digitali di acquisizione (TAC, MRI, ecc). Il problema riguarda sia la trasmissione di immagini per applicazioni di telemedicina sia l'immagazzinamento dei dati in appositi server digitali (PACS). Di fondamentale importanza in questo campo è l'uso del protocollo DICOM per la codifica delle immagini mediche digitali.

Infine, l'informatica biomedica affronta il problema dell'elaborazione delle immagini, spaziando dalle problematiche di visualizzazione tridimensionale a quelle di analisi quantitativa per l'estrazione automatica o semi-automatica di indici diagnostici. Di grande interesse è il campo della fusione di immagini, in cui immagini provenienti da diverse modalità di acquisizione vengono combinate per fornire al medico le informazioni in modo integrato.

Biomeccanica

L'ambito della biomeccanica è a sua volta un settore applicativo e di ricerca molto vasto, che richiede competenze specifiche,oltre che di meccanica e fisica, anche di chimica, biochimica, istologia, biologia molecolare e fisiologia. Sotto questa categoria si può racchiudere anche il campo dell'ingegneria tissutale, che presenta molti punti di contatto con la biomeccanica, anche se richiede conoscenze specifiche di trattamento dei tessuti e di chimica delle superfici.

Esempi applicativi

Campi d'intervento tipici dell'ingegnere biomedico sono pertanto: la realizzazione di strumenti di diagnosi clinica ad esempio TAC (tomografia assiale computerizzata) e macchine radiografiche, protesi articolari (protesi d'anca, ginocchio, ecc) e funzionali (valvole cardiache, ecc), realizzazione di sistemi software di supporto alla decisione e all'organizzazione in ambito clinico, ecc. Negli ultimi anni si è diffusa anche in Italia la figura dell'Ingegnere clinico, che si occupa della gestione del parco apparecchiature dell'ospedale interessato sia dal punto di vista manutentivo (gestione degli interventi tecnici, contratti di manutenzione con ditte riparatrici, esecuzione tramite personale tecnico competente delle verifiche di sicurezza, manutenzioni ordinarie ed interventi di manutenzione correttiva sulle apparecchiature), che economico (segnalazione di fuori uso attrezzature biomediche, consulenza sugli acquisti, gestione di gare (pubbliche per rinnovo parco macchine. 

جدول مندلیف

جدول تناوبی عنصرهای شیمیایی‏، نمایشی از عنصرهای شیمیایی شناخته شده‌است که بر اساس ساختار الکترونی مرتب گردیده‌است به‌گونه‌ای که بسیاری از ویژگی‌های شیمیایی عنصرها به صورت منظم در طول جدول تغییر می‌کنند.

جدول اولیه بدون اطلاع از ساختار داخلی اتم‌ها ساخته شد: اگر عناصر را بر حسب جرم اتمی آنها مرتب نمائیم، و آنگاه نمودار خواص معین دیگر آنها را بر حسب جرم اتمی رسم نمائیم، می‌توان نوسان یا تناوب این خواص را بصورت تابعی از جرم اتمی مشاهده نمود. نخستین کسی که توانست این نظم را مشاهده نماید، یک شیمیدان آلمانی به نام یوهان ولفگانگ دوبِرَینر (Johann Wolfgang Döbereiner) بود. او متوجه تعدادی تثلیث از عناصر مشابه شد

نمونه تثلیث‌ها
عنصر	جرم اتمی	چگالی
Cl	35.5	1.56 g/L
Br	79.9	3.12 g/L
I	126.9	4.95 g/L
Ca	40.1	1.55 g/cm^3
Sr	87.6	2.6 g/cm^3
Ba	137	3.5 g/cm^3

و به دنبال او، شیمیدان انگلیسی جان نیولندز (John Alexander Reina Newlands) متوجه گردید که عناصر از نوع مشابه در فاصله‌های هشت تایی یافت می‌شوند، که آنها را با نت‌های هشتگانه موسیقی شبیه نمود، هرچند که قانون نت‌های او مورد تمسخر معاصرین او قرار گرفت. سرانجام شیمیدان آلمانی لوتار مَیر (Lothar Meyer) و شیمیدان روسی دیمتری مندلیف (Dmitry Ivanovich Mendeleev) تقریباً بطور هم‌زمان اولین جدول تناوبی را، با مرتب نمودن عناصر بر حسب جرمشان، توسعه دادند(ولی مندلیف تعداد کمی از عناصر را خارج از ترتیب صریح جرمی، برای تطابق بهتر با خواص همسایگانشان رسم نمود – این کار بعدها با کشف ساختار الکترونی عناصر در اواخر سده نوزدهم و آغاز سده بیستم توجیه گردید).

فهرست عناصر بر پایه نام، علامت اختصاری و عدد اتمی موجود است. شکل زیر جدول تناوبی عناصر شناخته شده را نمایش می‌دهد. هر عنصر با عدد اتمی و علامتهای شیمیایی. عناصر در یک ستون («گروه») از لحاظ شیمیایی مشابه می‌باشند.

گروه

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

دوره

1

1 H

2 He

2

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

3

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

4

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

5

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

6

55 Cs

56 Ba

*

71 Lu

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

7

87  Fr

88 Ra

**

103 Lr

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Uuu

112 Uub

113 Uut

114 Uuq

115 Uup

116 Uuh

117 Uus

118 Uuo

* لانتانیدها

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

** آکتینیدها

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 md

102 No

در اینجا روشهای دیگر برای نمایش جدول ارائه شده‌اند:  

کد رنگ برای اعداد اتمی:

• عناصر شماره گذاری شده با رنگ آبی ، در دمای اتاق مایع هستند؛
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ سبز ، در دمای اتاق بصورت گاز می‌باشند؛
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ سیاه، در دمای اتاق جامد هستند.
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ قرمز ترکیبی بوده و بطور طبیعی یافت نمی‌شوند(همه در دمای اتاق جامد هستند.)
• عناصر شماره گذاری شده با رنگ خاکستری ، هنوز کشف نشده‌اند (و بصورت کم رنگ نشان داده شده‌اند تا گروه شیمیایی را که در آن قرار می‌گیرند، مشخص نماید.(

و می‌توانید دراین کلید واژه جدول تناوبی برای تشدید مغناطیسی را بیابید.

تعداد لایه الکترون در یک اتم تعیین کننده ردیفی است که در آن قرار می‌گیرد. هر لایه به زیرلایه‌های متفاوتی تقسیم می‌شود، که هر اندازه عدد اتمی افزایش می‌یابد، این لایه‌ها به ترتیب زیر:

1s
2s           2p
3s           3p
4s        3d 4p
5s        4d 5p
6s     4f 5d 6p
7s     5f 6d 7p
8s  5g 6f 7d 8p
...

براساس ساختار جدول پر می‌شوند. از آنجائیکه الکترونهای خارجی‌ترین لایه، خواص شیمیایی را تعیین می‌نمایند، این لایه‌ها در میان گروهای یکسان مشابه‌اند.عناصر همجوار با یکدیگر در یک گروه، علیرغم اختلاف مهم در جرم، دارای خواص فیزیکی مشابه هستند. عناصر همجوار با یکدیگر در یک ردیف دارای جرم‌های مشابه ولی خواص متفاوت هستند.

برای مثال، عناصر بسیار نزدیک به نیتروژن (N) در ردیف دوم کربن(C) و اکسیژن(O) هستند. علیرغم تشابه آنها در جرم (که بصورت ناچیزی در واحد جرم اتمی تفاوت دارند)، دارای خواص بینهایت متفاوتی هستند، همانطور که با بررسی فرمهای دیگر می‌توان ملاحظه نمود: اکسیژن دو اتمی یک کاز است که سوختن را تشدید می‌نماید، نیتروژن دو اتمی یک گاز است که سوختن را تشدید نمی‌کند، و کربن یک جامد است که می‌تواند سوزانده شود(بله، می‌توان الماس را سوزاند!).

در مقایسه، عناصر بسیار نزدیک به کلر (Cl) در گروه یکی مانده به آخر در جدول (هالوژن‌ها) فلوئور(F) و برم(Br) هستند. علیرغم تفاوت فاحش جرم آنها در گروه، فرمهای دیگر آنها دارای خواص بسیار مشابه هستند: آنها بسیار خورنده (بدین معنی که تمایل خوبی برای ترکیب با فلزات، برای تشکیل نمک هالاید فلز)؛ کلر و فلوئور گاز هستند، درحالیکه برم یک مایع با تبخیر بسیار کم است؛ کلر و برم بسیار رنگی هستند.

ویکیپدیا

Missile balistique

Tir d'un missileitan II depuis son silo; cet engin fut

opérationnel à partir de 1962.

Un missile balistique est un missile dont une partie de la trajectoire est balistique, c'est-à-dire influencée uniquement par la gravité et la friction aérodynamique (traînée). La phase balistique est précédée par une phase d'accélération alimentée par un moteur-fusée donnant à l'engin l'impulsion nécessaire pour atteindre sa cible.

Si certains missiles anti-char, anti-aéronef ou anti-navire sont balistiques, il est inhabituel d'en parler comme tels. Par conséquent, cet article décrit uniquement les missile balistique tactiques ou stratégiques, ce qui est le sens habituel du terme.

Ces deux catégories sont distinguées par le rôle du missile dans le cadre de la politique de défense de l'Etat qui en dispose.

• Le missile tactique (dit aussi opérationnel ou de théâtre) est destiné à étendre la capacité offensive des forces armées au delà de celle de l'artillerie traditionnelle. Généralement sa portée se limite à quelques centaines de kilomètres et il est doté d'une charge conventionnelle.

• Le missile stratégique est destiné à un rôle dissuasif ou d'intimidation. Il est généralement doté d'une charge non-conventionnelle, particulièrement nucléaire. Par sa capacité à frapper les intérêts de l'ennemi sans réelle possibilité d'interception, il permet à l'Etat en disposant d'attaquer même lorsque ses forces armées ne sont pas en mesure de le faire.
• Du fait de l'impact politique et social du missile balistique stratégique doté d'une charge nucléaire depuis la fin de la seconde guerre mondiale, il n'est pas rare que le terme «missile balistique» soit utilisé en parlant de cette arme.

Sommaire

 

Composition

Sur le principe, il s'agit simplement d'une fusée trop peu puissante (ou trop chargée) pour atteindre la satellisation. Historiquement, nombre de lanceurs spatiaux sont d'ailleurs dérivés plus ou moins directement de missiles balistiques.

L'engin se compose de plusieurs étages, le ou les premiers contenant le carburant et les moteurs tandis que le dernier étage contient la charge utile.

Lors de la phase propulsée, le missile gagne de l'altitude et de la vitesse, les différents étages de propulsion se séparent au fur et à mesure de la montée. Après arrêt du fonctionnement de tous les étages propulsifs, la tête contenant la charge utile continue sa route sans aucune propulsion, suivant une trajectoire balistique (d'où le nom du missile).

Case à équipements

Tous les équipements servant au fonctionnement du missile  mais c'est la cas également pour les fusées lanceurs d'engins spatiaux) sont regroupés dans une case à équipements (Equipment bay, en anglais) : pilotage, guidage, alimentation électrique, télémétrie, gestion de la charge utile, etc., le tout géré généralement par un ordinateur embarqué.

Histoire

Une copie de missile allemand

V2 au musée de Peenemünde

Le premier engin que l'on puisse qualifier de missile balistique est la fusée V2, d'une portée de 200 km environ, développée par l'Allemagne nazie dès 1938 et utilisé pendant la Seconde Guerre mondiale. Dès la fin de la guerre, les Etats-Unis d'Amérique et l'URSS se lancent dans le développement de missiles balistiques tactiques, d'abord basés sur le V2 comme le Scud-A puis de plus en plus sophistiqués. Ces deux pays resteront seuls à la pointe de la technologie des missiles balistiques tout au long de la guerre froide et jusqu'à aujourd'hui.

Dans les années 1950 et 1960, la portée des missiles va augmenter de manière spectaculaire. En URSS par exemple, un missile vole 550 km en 1949 (R-2), 1 200 km en 1955 (R-5), 8 000 km en 1957 (R-7), 13 000 km en 1961 (R-9) pour atteindre une portée planétaire en 1965 (R-36O).

Souvent armés de charges nucléaires et du fait de leur portée toujours plus grande, les missiles balistiques ont un intérêt stratégique évident. Aux États-Unis d'Amérique, c'est en 1959 qu'est mis en service le premier missile balistique à portée intercontinentale spécifiquement dédié à un rôle stratégique: le missile Atlas d'une portée de 11 000 km qui sera par la suite utilisé comme fusée pour le programme Mercury.

En 1960, un missile américain Polaris est lancé depuis un sous-marin. Bien qu'ayant une portée inférieure à 2000 km il sera traité, ainsi que tous les missiles balistiques lancés par un submersible, comme un missile stratégique. En effet, sa capacité d'être lancé à proximité du territoire ennemi lui donne un évident effet dissuasif.

Durant les années 1970 et 1980 le problème de la portée des missiles stratégiques devient caduc : on sait attaquer n'importe quel point du territoire ennemi. D'autres propriétés sont recherchées.

• Afin d'augmenter la probabilité de détruire des cibles durcies pour lesquels même l'arme nucléaire doit être appliquée avec précision (silos de missiles en particulier) on améliore le guidage de l'arme. Des précisions de l'ordre de 200-300 m sont obtenues dans les années 80 comme sur le SS-18.
• Afin de rendre le système de missile plus résistant aux attaques on réduit la taille de l'engin, ce qui permet de le rendre mobile. Des missiles stratégiques sont installés sur des trains ou des camions. Les silos blindés deviennent eux-aussi plus résistants car les missiles qu'ils contiennent sont plus petits.
• Enfin, vu le coût prohibitif des missiles et les besoins de destruction totale que la doctrine stratégique de l'époque demande, on installe sur un seul missile parfois jusqu'à 13 ogives atomiques séparées.

Le développement des missiles balistiques tactiques continuera en parallèle avec celui des missiles stratégiques, mais avec moins d'urgence. En 1988, le traité américano-soviétique sur les forces nucléaires à portée intermédiaire interdit la possession de missiles sol-sol nucléaires ou conventionnels dont la portée est comprise entre 500 km et 5 500 km. Ceci stoppe définitivement le développement de missiles balistiques tactiques dans ces deux pays. D'autres pays, tels le Pakistan, l'Inde, Israel, l'Iran ou la Corée du Nord continuent aujourd'hui à développer des missiles balistiques tactiques.

Typologie

Un missile américain Trident II tiré depuis un sous-marin perce la surface de l'eau.

On distingue :

• Les missiles balistiques à courte portée (SRBM : Short Range Ballistic Missile) ou missiles tactiques. Leur portée est inférieure à 800 kilomètres. Exemples : Pluton, Scud, Pershing MGM-31.
• Les missiles à portée "moyenne" (MRBM : Medium Range Ballistic Missile), qui ont une portée comprise entre 1000 et 3000 kilomètres. Exemples : Shahab-3, Nodong-1, Jericho II.
• Les missiles à portée intermédiaire (IRBM : Intermediate Range Ballistic Missile), qui ont une portée comprise entre 2400 et 6400 kilomètres. Exemples : S3B, SS-20.
• Les missiles à longue portée (ICBM : InterContinental Ballistic Missile), qui ont une portée qui va de 6 000 à 13 000 kilomètres. Exemples : Topol-M, Peacekeeper,SS-18.
• Lorsqu'ils sont lancés depuis des sous-marins, les missiles sont désignés SLBM: Submarine Launched Balistic Missile. Exemples : Missile M45, Missile Polaris, Missile Poseïdon

Liste des principaux missiles balistiques

Les tables suivantes indiquent les principaux types de missiles balistiques qui sont ou ont été en service dans le monde. Les différents modèles pour un même type d'engin ne sont pas indiqués. Et les caractéristiques indiquées s'appliquent au premier modèle mis en service. Pour chaque missile, les données suivantes sont incluses.

• Pays: Le pays où l'engin à été développé.
• Dépl.: L'année de mise en service (déploiement) du premier modèle pour ce type d'engin.
• Ogives: Le nombre d'ogives séparées transportées par le missile.
• Charge: La puissance explosive d'une ogive transportée. Pour les armes nucléaires, elle est mesurée en milliers de tonnes d'équivalent TNT (kt) ou en million de tonnes (Mt)Masse: La masse du missile au lancement, y compris son carburant.
• Propulsion: Le nombre d'étages de propulsion et leur type. Pour chaque étage, on indique en fonction du combustible soit kér. (kérosène et oxygène liquide), soit hyp. (ergols hypergoliques), soit sol. (ergols solides). Certains missiles disposent d'un moteur supplémentaire pour l'insertion des ogives dans l'atmosphère qui n'est pas mentionné dans la table.
• Portée: La distance maximale que le missile peut parcourir.
• Précision: Le rayon d'un cercle centré sur la cible à l'intérieur duquel la moitié des missiles de ce type atterriront.
• Tir: Le type de pas de tir utilisé; mobile signifie sur camion ou sur rail. Pour les missiles navals, si le missile est tiré en surface ou depuis un sous-marin submergé.

Vu la nature sensible des informations sur la plupart de ces engins, les valeurs ci-dessous sont sujettes à des imprécisions importantes.