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行业动态
未来“超级战士“:防弹液体盔甲 子弹百发百中
  作者:杭州龙鳞甲  日期:2015/7/10

    在最新一期的《HOW IT WORKS》杂志中,最热门的话题就是“超级战士:高科技正如何影响并改变未来战争。”

    据国外媒体报道,世界各国科学家利用各种高科技装备,打造出未来“超级战士”。在未来战争中,超级战士们将头戴虚拟现实的头盔式显示器,身着带有自动修复功能的盔甲和智能贴身服,并且装备能追踪目标自动改变弹道的弹药武器,以及可被用来远程开辟战场的微型无人机。

    纵观人类历史,战争一直是推动科学跃进的强大动力之一。无论是大到太空旅行,还是小到超级胶水,强力胶带和微波炉的研发,它们的起源都与战争和军事密不可分。如今,军事领域的大量发明,不仅仅着眼于完成任务,更侧重于如何神速完成任务,并让士兵们毫发无损地从战场中归来。

    战争的(虚拟)现实

    借助如Oculus Rift之类的头盔显示器(HMD)或虚拟现实眼镜,战士们只要转动头部和身体,就可获取不同的现实360度3D环境视图,然后研究制定战斗方案,例如如何在敌人火力下第一时间援救受伤战友。

    一名美国士兵正使用步兵训练系统。该系统为使用者提供了一个身临其境的战场模拟环境。

    举个例子,虽然空军训练早有运用到战场模拟,但是今天的战士们将在虚拟现实战场中考核战斗技能。借助如Oculus Rift之类的头盔显示器(HMD)或虚拟现实眼镜,战士们只需转动头部和身体,就可通过头戴式装备内置的跟踪系统,获取不同的现实360度3D环境视图,然后研究制定战斗方案,例如如何在敌方火力下第一时间援救受伤战友。

    一些战场模拟计划甚至更为真实。在波兰军队的综合反馈训练中,一旦战士被“击中”,就会感到一阵微弱的电击。作为该模拟理念的忠实粉丝,美国国防部要求每位战士都有一个虚拟化身,以反馈检验单兵作战技能中的优缺点。

    灵活的外骨骼系统

    由美国洛克希德-马丁公司旗下伯克利仿生公司研发的人类负重动力外骨骼HULC,配备锂离子电池,可持续提供72小时工作电量。配备HULC的战士可轻松背负91公斤重物品,这些重量被均匀地分散到从臀部到腿部的外骨骼上。

    早期军用外骨骼系统非常失败,因为穿戴者常常用力过猛,无法操控自如地控制行动。

    在科幻小说中,常常能看到战士们身着形态各异的外骨骼系统,未来这些装备将成为现实。

    “EXOSKELETON”一词起源于希腊语,意指“外层骨骼”。仿效昆虫坚硬外壳研制的新型外骨骼系统为液压结构,可令穿戴者瞬间变得高大威猛,四肢活动范围更广,毫不费力就可大步流星且举重若轻。

    早在20世纪60年代,美军就开始着手试验外骨骼系统性能,例如,美国通用公司研制的名为“哈迪曼”单兵可佩戴装备,就可以令士兵力量增大25倍。借助外骨骼系统,战士们可以像举0.5公斤物品似的,轻松举起11公斤货物,并接收力反馈——类似于游戏遥杆——这样战士就会对物体阻力有个大致概念。

    这些试验项目最终都以失败告终,因为早期的外骨骼系统常令穿戴者动作过猛,难以进行轻柔动作。如今,许多外骨骼系统都被广泛用于心脏医学领域,例如,由“雷神-萨科斯”公司为美国陆军研发的XOS和XOS二代、法国RB3D公司研制的“大力神”可穿戴式外骨骼,以及美国洛克希德-马丁公司研发的人类负重动力外骨骼HULC,最初目标都是军事用途。

    美军单兵配备的物品种类繁多,有标准化武器、弹药军火、水和干粮、急救包和救生工具、卫星电话和GPS、头盔和盔甲,随着装备的不断增加,其重量也不断增加,战斗指挥官的忧虑也日益增长,因为士兵拖着重达36到45公斤的装配四处奔走的后果的确非常糟糕,有时甚至是致命的。

    由美国洛克希德-马丁公司旗下伯克利仿生公司研发的军用动力外骨骼HULC,很好地解决了这个问题。HULC配备锂聚合物电池,一次充满电后,穿戴它的战士可轻松背负91公斤重物持续跑一个小时,这些重量被均匀地分散到从臀部到腿部的外骨骼上。军事研究专家简斯汀-布隆克解释说:“将单兵装备重量分散到军用外骨骼上的优势显而易见,它可以提高战士的战斗耐力和效率。假设一个人背着40公斤的重物巡逻数小时,一旦全身着火要匍匐前进,他将无法再重新爬起来!”

    相比早期研发的外骨骼,HULC的灵活性非常强,其钛金属框架中分布有大量传感器,这些传感器与外骨骼中搭载的微电脑相连,会自动侦测穿戴者的行动意图,然后驱动液压组件做出相应动作。但是,由于HULC自身未提供任何装甲保护,因此这种装甲服对步兵而言并不实用。

    布隆克认为,目前HULC军用外骨骼的最根本问题仍是电池能量问题。配有装甲保护的负重外骨骼,如果要胜任军事任务的话,它至少需要持续工作10小时。然而,一旦HULC的电量用尽,那么它不但不是帮手,反倒是累赘。洛克希德公司目前正计划不断改进HULC系统,如为其配备电化固体氧化物燃料电池,以保证穿戴者能以16公里/小时的速度前进,负重持续行进时间长达72小时。

    减少损伤的智能贴身服

    美国国防部高级研究计划局目前正在测试“网络勇士”项目,研制一件柔软舒适、轻量级的贴身配件,它运用电脑控制面料,可帮助士兵减少损伤和疲劳。士兵将这件贴身服穿在军装里,可以用来保护腿部和关节,所需电量仅为100瓦。

    军事科学专家布隆克认为:“如果改变某种物体的结构到纳米级,就可以研制出更多高抗击性能的材料,因为纳米级材料无懈可击。你可以设计一种格子结构,而不必铸烧它。”

    美国国防部高级研究计划局目前正在测试新型士兵服装“网络勇士”项目,研制一件柔软舒适、轻量级的贴身配件,可帮助士兵减少损伤和疲劳。士兵将这件贴身服穿在军装里,可以用来保护腿部和关节,所需电量仅为100瓦。

    “网络勇士”项目旨在打造一件柔软的、轻量级的贴身服,运用电脑控制的面料和电线,提供常规外科支撑以及腿部的电动机器系统,帮助士兵减少肌肉和肌腱的损伤和疲劳,提高能力来有效地执行他们的任务。这套配件可以保护易受伤的区域,在较宽范围的活动中(散步、跑步、跳跃、爬等)促进高效和安全的运动。

    布隆克认为:“显然,目前的一个大趋势就是,随着训练强度不断增加且军队规模不断变小,我们将尽可能不断为士兵提供更多更全面的保护。在我看来,整体的单兵装备不会出现太多变化,因为装甲服的升级有赖于我们对威胁的预期估量。我们要平衡面临的威胁和所需的保护,与作战时自如行动的需求,因此,士兵们需要的单兵装配往往仍然是防弹衣、头盔,以及多种高级夜视仪。”

    可防弹自愈的液体盔甲

    科学家们通过改进步兵的盔甲性能,可为其提供更强有力的保护。例如,最新研制的液体盔甲,可以在保留其柔韧性的前提下,强化盔甲的抗击性能,如防止高速抛射物刺穿盔甲。波兰科学家研发出一种盔甲系统,通过在盔甲表面涂上“魔法液体”,硬化后可强化盔甲的抗击性能。这种神奇的液体被称为剪切增稠液体,可在任何温度下硬化。

    军事科学专家布隆克称:“如果改变某种物体的结构到纳米级,就可以研制出更多高抗击性能的材料,因为纳米级材料无懈可击。你可以设计一种纳米格子结构,而不是铸烧它。比方说,你可以打造一种纳米级碳纤维陶瓷,它拥有完美的格子结构,材料的整体结合非常致密,相比传统方法制作的陶瓷更结实坚固。”

    百发百中的追踪子弹

    录像显示,子弹在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,这是首个自导式小口径子弹。

    录像显示,子弹在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,这是首个自导式小口径子弹。

    今年早些时候,美军成功试验出一种50口径的狙击步枪子弹,命名为“超精准武器”,它可以改变方向追踪目标,这是首个自导式小口径子弹。两段录像显示,尽管试验者故意射偏目标,这种子弹仍会在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,对军事狙击手来说,在不利环境下狙击移动目标,如在阿富汗的大风和沙尘气象环境里,使用这种子弹可以大大提高狙击效率与精准度。

    通常情况下,狙击手是两个一组执行任务的,一个进行瞄准狙击,一个协助观测目标并保护搭档安全。受很多环境因素影响,如风、雨以及湿度,狙击手发射的子弹飞行弹道会发生偏差。此外,在远距离运行过程中,子弹还受到重力影响。利用“超精准武器”系统,狙击手可以调整子弹在半空中的飞行方向,即使目标发生位移,或者子弹受风速影响产生偏向,仍能成功命中目标。

    带来超能量的传感器

    英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵可通过智能手机应用软件对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”的增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。

    英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵可通过智能手机应用软件对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”的增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。

    布隆克坚信,大量新型传感器才是标准化步兵部队装备的焦点。他解释说:“打个比方,我们看到过许多测试,其中有热红外视觉辅助系统以及夜视仪。士兵在行动中常用的是标准的绿色捕食者式夜视仪,但是真正在夜里用到的还是热感夜视仪。很显然,在军事行动中士兵需要多种设备。因此,集成有双筒目镜和单筒目镜的头盔,可以提高行动效率。士兵只需携带一个电池组就可以在两种设备中切换。”

    现有技术中的这些设备集成看起来没有什么了不起,事实上,它们有助于减轻单兵装备重量,方便士兵在多种设备中迅速挑选出所需仪器。布隆克举例说:“作战负重背心不需要多少电量,却能将士兵的负重均匀地散布在从肩膀到臀部区域中。我们需要考虑的是如何集成这些设备,令整个装备包更轻却更有效。”

    英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵通过智能手机应用软件,可对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。

    BAE公司还研发了一种感应座椅充电器,它可以自动将汽车的电能输入背心中。这意味着,Spine永远不会断电,可在士兵穿越战场时进行充电,并且所有电量使用情况都可通过智能手机应用软件予以监测。此外,Spine及智能手机还集成了Q-Warrior透明的增强型现实头盔显示器,可以显示有用信息,如GPS位置、温度和其它数据。

    BAE公司与智能纺织设计公司表示,这项技术被指定用于军事领域——符合国防部制定标准,此外还将被用于消防和救援服务以及公共安全部门。

    开辟战场的无人机

    随着专业化部队规模的缩小以及科技的不断进步,士兵需要更多地依赖机器支援。布隆克解释说:“未来我们将看到越来越多的微型无人机,如‘弹簧刀’微型无人机。这些无人机将成为士兵背包中的一种常规装备,它类似于电视信号,发射出去后,还可以将战场情况传回。士兵可以从掩护处发射微型无人机,扔出去后它就会四处飞行。一旦发现正在朝己方射击的敌人,带有手榴弹大小弹头的微型无人机就会冲向敌人。在战争中,这种智能无人机技术具有很大的杀伤力。

    布隆克表示:“在陆地环境下,我们可以看到,士兵往往需要借助联网技术,如通过网络申请直升机支援,或者借助快速喷气飞机或汽车以增强环境感知力和有效性。但是,由于网络技术容易被骇客入侵,或者发生网络阻塞,依赖联网的电子设备也不完全可靠。所以,微型无人机将成为士兵战场中的安全得力助手。”

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