科学首页 > 科学动态 > 新闻列表 > 正文

机械狗与电磁炮 盘点超越常识的武器界陌生面孔

http://www.kexue.com 2013-10-22 09:52:48 新华网  发表评论

  人类是爱好和平的,但颇具讽刺意味的是,很多改变我们生活的科学技术,例如互联网、机器人,最开始都是为军事应用研发的。时至今日,新型武器已成为一个国家最先进科学技术成果最集中的展示平台。如今,一些武器界的陌生面孔开始出现在国际军事发展的前台,且让我们走马观花,看看其中几个最吸引眼球的家伙。

  激光——完美防御武器


激光武器系统作战效果图

  好莱坞系列电影《星球大战》之中制造出了手持激光剑的极地武士形象,也让激光武器从此广为人知。可让影迷们遗憾的是,现实的激光武器,既不会成为手中的剑,也不会像子弹一样四处乱飞,甚至不能做到击中即摧毁。知道了这些,你会不会对激光武器有点失望呢?

  现实中最吸引眼球的激光武器,无疑是美国空军曾经用波音飞机改装的反导激光武器系统。然而由于各种原因,这种系统已经下马。今天逐渐走向前台的是看似不起眼的舰载激光武器——这可是实实在在的硬杀伤武器。

  与飞机相比,军舰拥有更多的电力,而全电推进在军舰上的应用,也解决了激光武器的能源问题,因而舰载激光武器近年来发展迅速。例如,美国海军的激光防御系统采用原来“密集阵”近防系统的雷达和基座,目前已经多次成功击落无人机目标。这种小型激光防御系统将于2014年首次部署在“庞塞”号两栖运输舰上。它采用“光束耦合光纤激光器”,激光平直,射程内不存在弹道弯曲和提前量的问题,通过聚焦在目标身上产生的热量来毁坏目标,由于它只是为了防御空中威胁和水面小艇,因此军舰的电力可以使其具有几乎无限的射击能力,而且转移目标极快,费用很低,“每次不到一美元”。由于激光的速度远远高于我们制造的导弹,因此作为防御武器,它可以射击一切“已知的威胁”,并且成功率很高。

  然而,由于激光在空气中被吸收、散射很厉害,能量损失严重,高能激光武器的散热又很难解决。因此,首先实用化的只能是近程防御系统,以激光“取敌首级于千里之外”的远距离防御,还只能是人们的想象。

  电磁炮——高速带来更大威力


电磁炮实验样炮

  火炮的威力从何而来?更大的口径、更重的炮弹还是更远的射程?其实,对于今天的新型火炮而言,可以只强调一点——速度!

  用火药推动弹丸的火炮已无潜力可挖,因此科学家开始寻找能给予弹丸更高速度的推进方式,电磁炮于是成为新的宠儿。利用电磁炮,炮弹的初速度可以提高到七倍音速以上,能飞得更远、能量更高、威力更大。

  美国海军的电磁炮采用轨道炮原理,由两条平行的长直导轨组成,工作时,两个导轨接入电源,在导轨平面间产生强磁场,炮弹在导轨产生的安培力作用下被加速,以极高的速度射出。

  2012年3月,美国全尺寸电磁炮进行了一次试射,炮弹重量达10.43千克,发射能量33兆焦耳,这意味着炮弹会被发射到110海里以外的地方,离实用化已经越来越近。

  也许,这一天不会太遥远。科学家们预测,在未来的10—15年,电磁炮将能够以每秒2500米的速度攻击320公里外的目标,2025年有望装备水面舰艇,有望在防空反导、对陆攻击、天基反卫星等领域大显身手。

  无人机——安全放心的“投弹机器”


以色列无人机

  你听说过“捕食者”“全球鹰”,就应该能体会到,无人机的未来绝不仅仅是追求站得高、看得远。从上世纪八十年代以色列在贝卡谷地大规模使用无人机到今天,无人机已经发展呈现出逐步代替有人作战飞机的趋势,虽然它还离不开脆弱的GPS,它的降落成功率还不高,但这都无法掩饰这个事实——人类作战飞行的天空已经开始向无人作战飞机倾斜了。

  X—47B无人战斗机今年5月14日在航母上成功弹射起飞,7月10日完成首次航母拦阻降落。这标志着一个新时代的开启——无人战斗机的时代来临了!

  军事领域,人们时常把战场上第一波作战飞机称作“踹门者”——它们肩负着在敌方防空系统里打开通道的任务。因此,即使是F—22这样的隐形飞机也有可能在作战中被击落,飞行员的安全很难得到保障。

  X—47B的出现,完美地解决了这个问题。这种无人战斗机采用大展弦比飞翼式气动布局,像一架迷你的B—2轰炸机,具有良好的升力特性,通过高度信息化的自动驾驶系统自主完成设定的任务,采用内置弹仓,可以使用射程370千米以上的防区外武器,对各种目标进行精确打击。更重要的是,即使在任务中被击落,也不会有人员伤亡,不会产生任何连带问题,简直是安全放心的“投弹机器”。通过数据链,不仅几千米以外的地面人员可以控制它的工作,F—35等有人驾驶飞机的飞行员也可以指挥数架这种飞机执行任务,然后再上去“补枪”。

  机械狗——新时代的“木牛流马”


大狗机器人

  战场上,有谁会嫌武器和弹药带多了吗?士兵们要带上背囊、步枪、弹药、食品和水、救护用品、夜视设备、瞄准具、防弹衣、通讯设备,最好还有榴弹和迫击炮……加起来每个人要负重100公斤,也许200公斤?

  这会是个沉重的包袱,我们的士兵怎么携带它们呢?别只苦练力量了,科学家们准备了新时代的“木牛流马”。

  无人车可以前行侦查,也可以负载给养,但无论履带式还是轮式,都不能做到全地形伴随徒步分队。为此,美国地面无人系统中,诞生了这样一只“四足动物”,这个形似机械狗的四足机器人被命名为“大狗”(Bigdog),由波士顿动力学工程公司专门为美国军队研究设计。

  “大狗”的四条腿完全模仿动物的四肢设计,内部安装有特制的减震装置。它的长度为1米,高70厘米,重量为75千克,从外形上看,它基本上相当于一条真正的大狗。

  “大狗”内部安装有一台计算机,可根据环境的变化进行姿态调整。而大量的传感器则能够保障操作人员实时跟踪“大狗”的位置并监测其系统状况。

  “大狗”的行进速度可达到每小时7千米,能够攀越35度的斜坡。它可携带重量超过150千克的武器和其他物资。“大狗”既可以自行沿着预先设定的简单路线行进,也可以进行远程控制。它像真的四足动物一样,可以跳过障碍、越过沟渠。它比牛马更强健耐走,又不需要吃喝,真是山地丘陵野战必备装备。

  外骨骼——士兵都是钢铁侠


测试的外骨骼系统

  单兵在战场上需要携带的东西越来越多,但人的体力毕竟有限,外骨骼装备就着眼于超越体能,意图寻求增加人体可负担重量的技术突破。

  一些昆虫长有身体以外的骨骼,具有支撑、保护身体的作用,因而被称作外骨骼。人类研制的外骨骼装备就是依据仿生学原理,为单兵作战增加体外支架,通过均衡分配外挂重量,传导、放大肢体动感,做到既能增加负重能力,又能保持行动的灵活性。目前国际上研制的外骨骼主要分两种,一种只突出负载功能,另一种则兼顾负载和防护功能。

  从外形上看,外骨骼的上半部分大都类似机械背架,穿着于肩部,下半部分机械下肢穿着于人体腿部,中间支架套在腰间,起辅助固定作用,整体就像是穿着一件钢铁外衣。施加于上半身的负载和体重都传递到机械下肢,在驱动装置的驱动下,完成人体的运动。通过安装在肩部、腰部、膝盖等处的传感器对人体肌肉进行探测,形成参数,输出到控制系统,通过控制系统的计算机分析得出穿着者的意图,进而控制机械系统与人体肢体随动。这样,穿着者就能像平时一样行走、跑步、转弯,完全不用去考虑如何“操纵或驾驶”外骨骼。

  这种人和装备的融合,或将引发战斗力生成的革命性变化——让单兵成为“钢铁侠”一样的战士,那时,士兵会成为整个武器系统的节点而不是弱点。当然,前提是外骨骼的能源可以持续,否则如果只能用几个小时,关键时候“掉链子”,那就真的“坑死人”了。

  相关阅读
  新物质形式酷似经典光剑武器 "星球大战"将实现
  揭德二战时期太空武器 曾欲与外星好战种族开战
  波音展示新型激光武器系统 性能远超美军方要求
  谷歌开发核爆软件 亲身体验核武器摧毁城市快感
  当代版女忍者帅气现身 身手矫捷配致命武器(图)

网友评论以下评论只代表网友个人观点,不代表科学网观点 已有条评论