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未來超級戰士什么樣:防彈液體盔甲子彈百發百中

2015-07-09

       世界各國科學家利用各種高科技裝備,打造出未來“超級戰士”。在未來戰爭中,超級戰士們將頭戴虛擬現實的頭盔式顯示器,身著帶有自動修復功能的盔甲和智能貼身服,并且裝備能追蹤目標自動改變彈道的彈藥武器,以及可被用來遠程開辟戰場的微型無人機。

  縱觀人類歷史,戰爭一直是推動科學躍進的強大動力之一。無論是大到太空旅行,還是小到超級膠水,強力膠帶和微波爐的研發,它們的起源都與戰爭和軍事密不可分。如今,軍事領域的大量發明,不僅僅著眼于完成任務,更側重于如何神速完成任務,并讓士兵們毫發無損地從戰場中歸來。

  戰爭的(虛擬)現實

借助如Oculus Rift之類的頭盔顯示器(HMD)或虛擬現實眼鏡,戰士們只要轉動頭部和身體,就可獲取不同的現實360度3D環境視圖,然后研究制定戰斗方案,例如如何在敵人火力下第一時間援救受傷戰友。  借助如Oculus Rift之類的頭盔顯示器(HMD)或虛擬現實眼鏡,戰士們只要轉動頭部和身體,就可獲取不同的現實360度3D環境視圖,然后研究制定戰斗方案,例如如何在敵人火力下第一時間援救受傷戰友。

一名美國士兵正使用步兵訓練系統。該系統為使用者提供了一個身臨其境的戰場模擬環境。一名美國士兵正使用步兵訓練系統。該系統為使用者提供了一個身臨其境的戰場模擬環境。

  舉個例子,雖然空軍訓練早有運用到戰場模擬,但是今天的戰士們將在虛擬現實戰場中考核戰斗技能。借助如Oculus Rift之類的頭盔顯示器(HMD)或虛擬現實眼鏡,戰士們只需轉動頭部和身體,就可通過頭戴式裝備內置的跟蹤系統,獲取不同的現實360度3D環境視圖,然后研究制定戰斗方案,例如如何在敵方火力下第一時間援救受傷戰友。

  一些戰場模擬計劃甚至更為真實。在波蘭軍隊的綜合反饋訓練中,一旦戰士被“擊中”,就會感到一陣微弱的電擊。作為該模擬理念的忠實粉絲,美國國防部要求每位戰士都有一個虛擬化身,以反饋檢驗單兵作戰技能中的優缺點。

   靈活的外骨骼系統

由美國洛克希德-馬丁公司旗下伯克利仿生公司研發的人類負重動力外骨骼HULC,配備鋰離子電池,可持續提供72小時工作電量。配備HULC的戰士可輕松背負91公斤重物品,這些重量被均勻地分散到從臀部到腿部的外骨骼上。  由美國洛克希德-馬丁公司旗下伯克利仿生公司研發的人類負重動力外骨骼HULC,配備鋰離子電池,可持續提供72小時工作電量。配備HULC的戰士可輕松背負91公斤重物品,這些重量被均勻地分散到從臀部到腿部的外骨骼上。

由美國洛克希德-馬丁公司旗下伯克利仿生公司研發的人類負重動力外骨骼HULC,配備鋰離子電池,可持續提供72小時工作電量。配備HULC的戰士可輕松背負91公斤重物品,這些重量被均勻地分散到從臀部到腿部的外骨骼上。  早期軍用外骨骼系統非常失敗,因為穿戴者常常用力過猛,無法操控自如地控制行動。

  在科幻小說中,常常能看到戰士們身著形態各異的外骨骼系統,未來這些裝備將成為現實。

  “EXOSKELETON”一詞起源于希臘語,意指“外層骨骼”。仿效昆蟲堅硬外殼研制的新型外骨骼系統為液壓結構,可令穿戴者瞬間變得高大威猛,四肢活動范圍更廣,毫不費力就可大步流星且舉重若輕。

  早在20世紀60年代,美軍就開始著手試驗外骨骼系統性能,例如,美國通用公司研制的名為“哈迪曼”單兵可佩戴裝備,就可以令士兵力量增大25倍。借助外骨骼系統,戰士們可以像舉0.5公斤物品似的,輕松舉起11公斤貨物,并接收力反饋——類似于游戲遙桿——這樣戰士就會對物體阻力有個大致概念。

  這些試驗項目最終都以失敗告終,因為早期的外骨骼系統常令穿戴者動作過猛,難以進行輕柔動作。如今,許多外骨骼系統都被廣泛用于心臟醫學領域,例如,由“雷神-薩科斯”公司為美國陸軍研發的XOS和XOS二代、法國RB3D公司研制的“大力神”可穿戴式外骨骼,以及美國洛克希德-馬丁公司研發的人類負重動力外骨骼HULC,最初目標都是軍事用途。

  美軍單兵配備的物品種類繁多,有標準化武器、彈藥軍火、水和干糧、急救包和救生工具、衛星電話和GPS、頭盔和盔甲,隨著裝備的不斷增加,其重量也不斷增加,戰斗指揮官的憂慮也日益增長,因為士兵拖著重達36到45公斤的裝配四處奔走的后果的確非常糟糕,有時甚至是致命的。

  由美國洛克希德-馬丁公司旗下伯克利仿生公司研發的軍用動力外骨骼HULC,很好地解決了這個問題。HULC配備鋰聚合物電池,一次充滿電后,穿戴它的戰士可輕松背負91公斤重物持續跑一個小時,這些重量被均勻地分散到從臀部到腿部的外骨骼上。軍事研究專家簡斯汀-布隆克解釋說:“將單兵裝備重量分散到軍用外骨骼上的優勢顯而易見,它可以提高戰士的戰斗耐力和效率。假設一個人背著40公斤的重物巡邏數小時,一旦全身著火要匍匐前進,他將無法再重新爬起來!”

  相比早期研發的外骨骼,HULC的靈活性非常強,其鈦金屬框架中分布有大量傳感器,這些傳感器與外骨骼中搭載的微電腦相連,會自動偵測穿戴者的行動意圖,然后驅動液壓組件做出相應動作。但是,由于HULC自身未提供任何裝甲保護,因此這種裝甲服對步兵而言并不實用。

  布隆克認為,目前HULC軍用外骨骼的最根本問題仍是電池能量問題。配有裝甲保護的負重外骨骼,如果要勝任軍事任務的話,它至少需要持續工作10小時。然而,一旦HULC的電量用盡,那么它不但不是幫手,反倒是累贅。洛克希德公司目前正計劃不斷改進HULC系統,如為其配備電化固體氧化物燃料電池,以保證穿戴者能以16公里/小時的速度前進,負重持續行進時間長達72小時。

   減少損傷的智能貼身服

美國國防部高級研究計劃局目前正在測試“網絡勇士”項目,研制一件柔軟舒適、輕量級的貼身配件,它運用電腦控制面料,可幫助士兵減少損傷和疲勞。士兵將這件貼身服穿在軍裝里,可以用來保護腿部和關節,所需電量僅為100瓦。  美國國防部高級研究計劃局目前正在測試“網絡勇士”項目,研制一件柔軟舒適、輕量級的貼身配件,它運用電腦控制面料,可幫助士兵減少損傷和疲勞。士兵將這件貼身服穿在軍裝里,可以用來保護腿部和關節,所需電量僅為100瓦。

軍事科學專家布隆克認為:“如果改變某種物體的結構到納米級,就可以研制出更多高抗擊性能的材料,因為納米級材料無懈可擊。你可以設計一種格子結構,而不必鑄燒它。”  軍事科學專家布隆克認為:“如果改變某種物體的結構到納米級,就可以研制出更多高抗擊性能的材料,因為納米級材料無懈可擊。你可以設計一種格子結構,而不必鑄燒它。”

  美國國防部高級研究計劃局目前正在測試新型士兵服裝“網絡勇士”項目,研制一件柔軟舒適、輕量級的貼身配件,可幫助士兵減少損傷和疲勞。士兵將這件貼身服穿在軍裝里,可以用來保護腿部和關節,所需電量僅為100瓦。

  “網絡勇士”項目旨在打造一件柔軟的、輕量級的貼身服,運用電腦控制的面料和電線,提供常規外科支撐以及腿部的電動機器系統,幫助士兵減少肌肉和肌腱的損傷和疲勞,提高能力來有效地執行他們的任務。這套配件可以保護易受傷的區域,在較寬范圍的活動中(散步、跑步、跳躍、爬等)促進高效和安全的運動。

  布隆克認為:“顯然,目前的一個大趨勢就是,隨著訓練強度不斷增加且軍隊規模不斷變小,我們將盡可能不斷為士兵提供更多更全面的保護。在我看來,整體的單兵裝備不會出現太多變化,因為裝甲服的升級有賴于我們對威脅的預期估量。我們要平衡面臨的威脅和所需的保護,與作戰時自如行動的需求,因此,士兵們需要的單兵裝配往往仍然是防彈衣、頭盔,以及多種高級夜視儀。”

  可防彈自愈的液體盔甲

  科學家們通過改進步兵的盔甲性能,可為其提供更強有力的保護。例如,最新研制的液體盔甲,可以在保留其柔韌性的前提下,強化盔甲的抗擊性能,如防止高速拋射物刺穿盔甲。波蘭科學家研發出一種盔甲系統,通過在盔甲表面涂上“魔法液體”,硬化后可強化盔甲的抗擊性能。這種神奇的液體被稱為剪切增稠液體,可在任何溫度下硬化。

  軍事科學專家布隆克稱:“如果改變某種物體的結構到納米級,就可以研制出更多高抗擊性能的材料,因為納米級材料無懈可擊。你可以設計一種納米格子結構,而不是鑄燒它。比方說,你可以打造一種納米級碳纖維陶瓷,它擁有完美的格子結構,材料的整體結合非常致密,相比傳統方法制作的陶瓷更結實堅固。”

  百發百中的追蹤子彈

錄像顯示,子彈在半空中改變方向,追蹤目標運動。美國國防部高級研究計劃局表示,這是首個自導式小口徑子彈。  錄像顯示,子彈在半空中改變方向,追蹤目標運動。美國國防部高級研究計劃局表示,這是首個自導式小口徑子彈。

錄像顯示,子彈在半空中改變方向,追蹤目標運動。美國國防部高級研究計劃局表示,這是首個自導式小口徑子彈。  錄像顯示,子彈在半空中改變方向,追蹤目標運動。美國國防部高級研究計劃局表示,這是首個自導式小口徑子彈。

  今年早些時候,美軍成功試驗出一種50口徑的狙擊步槍子彈,命名為“超精準武器”,它可以改變方向追蹤目標,這是首個自導式小口徑子彈。兩段錄像顯示,盡管試驗者故意射偏目標,這種子彈仍會在半空中改變方向,追蹤目標運動。美國國防部高級研究計劃局表示,對軍事狙擊手來說,在不利環境下狙擊移動目標,如在阿富汗的大風和沙塵氣象環境里,使用這種子彈可以大大提高狙擊效率與精準度。

  通常情況下,狙擊手是兩個一組執行任務的,一個進行瞄準狙擊,一個協助觀測目標并保護搭檔安全。受很多環境因素影響,如風、雨以及濕度,狙擊手發射的子彈飛行彈道會發生偏差。此外,在遠距離運行過程中,子彈還受到重力影響。利用“超精準武器”系統,狙擊手可以調整子彈在半空中的飛行方向,即使目標發生位移,或者子彈受風速影響產生偏向,仍能成功命中目標。

  帶來超能量的傳感器

英國BAE系統公司研制出一種名為“Spine”裝備套,其中包括一件背心。Spine由是所謂的電子紡織物制成的,可實現軍用設備的無線充電。士兵可通過智能手機應用軟件對設備電量進行監測。該裝備套中還包括“Q-Warrior”的增強型現實頭盔顯示器,以及可用來為穿戴設備進行無線充電的汽車座椅。  英國BAE系統公司研制出一種名為“Spine”裝備套,其中包括一件背心。Spine由是所謂的電子紡織物制成的,可實現軍用設備的無線充電。士兵可通過智能手機應用軟件對設備電量進行監測。該裝備套中還包括“Q-Warrior”的增強型現實頭盔顯示器,以及可用來為穿戴設備進行無線充電的汽車座椅。

英國BAE系統公司研制出一種名為“Spine”裝備套,其中包括一件背心。Spine由是所謂的電子紡織物制成的,可實現軍用設備的無線充電。士兵可通過智能手機應用軟件對設備電量進行監測。該裝備套中還包括“Q-Warrior”的增強型現實頭盔顯示器,以及可用來為穿戴設備進行無線充電的汽車座椅。  英國BAE系統公司研制出一種名為“Spine”裝備套,其中包括一件背心。Spine由是所謂的電子紡織物制成的,可實現軍用設備的無線充電。士兵可通過智能手機應用軟件對設備電量進行監測。該裝備套中還包括“Q-Warrior”的增強型現實頭盔顯示器,以及可用來為穿戴設備進行無線充電的汽車座椅。

  布隆克堅信,大量新型傳感器才是標準化步兵部隊裝備的焦點。他解釋說:“打個比方,我們看到過許多測試,其中有熱紅外視覺輔助系統以及夜視儀。士兵在行動中常用的是標準的綠色捕食者式夜視儀,但是真正在夜里用到的還是熱感夜視儀。很顯然,在軍事行動中士兵需要多種設備。因此,集成有雙筒目鏡和單筒目鏡的頭盔,可以提高行動效率。士兵只需攜帶一個電池組就可以在兩種設備中切換。”

  現有技術中的這些設備集成看起來沒有什么了不起,事實上,它們有助于減輕單兵裝備重量,方便士兵在多種設備中迅速挑選出所需儀器。布隆克舉例說:“作戰負重背心不需要多少電量,卻能將士兵的負重均勻地散布在從肩膀到臀部區域中。我們需要考慮的是如何集成這些設備,令整個裝備包更輕卻更有效。”

  英國BAE系統公司研制出一種名為“Spine”裝備套,其中包括一件背心。Spine由是所謂的電子紡織物制成的,可實現軍用設備的無線充電。士兵通過智能手機應用軟件,可對設備電量進行監測。該裝備套中還包括“Q-Warrior”增強型現實頭盔顯示器,以及可用來為穿戴設備進行無線充電的汽車座椅。

  BAE公司還研發了一種感應座椅充電器,它可以自動將汽車的電能輸入背心中。這意味著,Spine永遠不會斷電,可在士兵穿越戰場時進行充電,并且所有電量使用情況都可通過智能手機應用軟件予以監測。此外,Spine及智能手機還集成了Q-Warrior透明的增強型現實頭盔顯示器,可以顯示有用信息,如GPS位置、溫度和其它數據。

  BAE公司與智能紡織設計公司表示,這項技術被指定用于軍事領域——符合國防部制定標準,此外還將被用于消防和救援服務以及公共安全部門。

  開辟戰場的無人機

  隨著專業化部隊規模的縮小以及科技的不斷進步,士兵需要更多地依賴機器支援。布隆克解釋說:“未來我們將看到越來越多的微型無人機,如‘彈簧刀’微型無人機。這些無人機將成為士兵背包中的一種常規裝備,它類似于電視信號,發射出去后,還可以將戰場情況傳回。士兵可以從掩護處發射微型無人機,扔出去后它就會四處飛行。一旦發現正在朝己方射擊的敵人,帶有手榴彈大小彈頭的微型無人機就會沖向敵人。在戰爭中,這種智能無人機技術具有很大的殺傷力。

  布隆克表示:“在陸地環境下,我們可以看到,士兵往往需要借助聯網技術,如通過網絡申請直升機支援,或者借助快速噴氣飛機或汽車以增強環境感知力和有效性。但是,由于網絡技術容易被駭客入侵,或者發生網絡阻塞,依賴聯網的電子設備也不完全可靠。所以,微型無人機將成為士兵戰場中的安全得力助手。”


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