亞洲特快:外骨骼還是幻想嗎?_風聞
亚洲特快-观察者网原创视频栏目-2022-12-18 17:16
各位朋友大家好,歡迎收看本期《亞洲特快》,這次節目,咱們來聊個有意思的東西,外骨骼。
其實近幾年的科幻電影中,外骨骼已經越來越多的成為標準配置了,不管是國產的流浪地球、明日戰記,還是好萊塢的明日邊緣啊, 阿凡達啊,裏面都已經把外骨骼當作了一種未來軍事和民用方面的標準裝備。
而至於在外骨骼基礎上進一步加強,裝備沉重裝甲的動力裝甲,那就更常見了,走靈活機動路線的有鋼鐵俠;走質樸剛健路線的是輻射裏面的T系列;帶防護罩能徒手拆坦克的是光環的雷神錘;至於忠誠的,那當然就是戰錘40K裏面星際戰士那一套咯。
不過不知道大家有沒有注意到一點,那就是到現在為止,這些科幻程度較高,上天入地的動力裝甲,大部分都只能用CG製作。但真正在電影裏能夠做出比較讓人信服動作的,主要還是外骨骼,同時呢,在各大漫展上扮成各種動力裝甲出來的COSER們,動作一般也都比較笨拙。
其實這恰恰是外骨骼技術已經越來越接近於現實帶來的。
舉個例子來説,説阿湯哥主演的《明日邊緣》,裏面那一套外骨骼,其實是沒有動力的,但是它已經能夠利用巧妙的機械設計,讓人穿着它的時候不至於非常費力。
其實類似這樣的無動力外骨骼,也就是大家在漫展上經常看到的扮動力裝甲的那種。不過其實隨着技術的發展,有一些這種外骨骼已經是有電動助力的了,在近年來的國內外各大漫展上時不時可以看到。
至於説類似《死亡擱淺》裏弩哥用的那種,更是已經有送餐小哥穿着試用的新聞報道過了。
其實外骨骼技術是很早就進入了人們視野的一種技術,早在上世紀50年代,《星船傘兵》裏就開始設想動力裝甲,而且小説裏還涉及到了一系列不用傳統的控制面板來操控動力裝甲上配備的各種電子設備和武器系統的設想,比如説磕一下後槽牙,就能和小隊裏的隊友接通通信。
這其實就是從50年代計算機技術開始發展,在技術方面比較敏鋭的人就已經意識到在它的輔助下,可以發展出一種感應和判斷人體動作的算法,進而用它來控制驅動各個關節的電動機,來增強人體的力量。
60年代美國DARPA就開始進行外骨骼是否能走上戰場的實際研究並且製造了相關的原型機,儘管非常笨重,但已經能夠用來進行搬運工作。
當然,在當時的環境下,電動機的尺寸,電子設備的尺寸都非常龐大,最後造出來的外骨骼也非常龐大,以至於最後穿上外骨骼的人看起來已經不是人在穿着一套裝備,而是人坐在裝備裏面駕駛它。
在80年代電影《異形2》裏面,就出現了類似這樣的一套裝備,女主角就開着一台會行走的裝載機,大戰異形女王。
同樣,這也啓發了當時的《高達》等日本動漫,由人駕駛的巨大機器人成為了當時的一種介於現實主義和浪漫主義之間的特殊情懷。
這方面最傑出的動漫當屬《機動警察》,裏面日本警視廳的特車二科就開着實際上屬於警車的英格拉姆,去應對各種各樣涉及巨大機器人的犯罪,乃至後面還用來對付發動政變的自衞隊。
不過其實這個時期,現實領域美國DARPA在不同時期開展的外骨骼項目已經迭代了好幾次,其實這個機構差不多每隔十年左右就會再開啓一個新的外骨骼相關的研究項目,同樣,利用藥物和生物技術提高人體能力,乃至創造“超級士兵”的項目也差不多每隔十年又會開展一個新的。只不過這兩個項目似乎一直都沒有真正進入大規模實用階段。
當然了,這些項目中多少還是會有一些在“黑色行動”的世界當中少量運用,只不過,長期以來主要是藥物為主。
或許對於軍隊來説,拓展士兵在身體方面的能力,始終具備致命的吸引力吧。
進入21世紀,隨着芯片製程的不斷發展,微型傳感器技術的不斷創新,算法領域的進步,還有很重要的,隨着強磁性材料的發展,大功率的小尺寸電動機的進步也非常顯著。這幾項技術的疊加,使得外骨骼的機械電子部分在尺寸方面迅速變小。
同時在人體工程學方面的技術進步也很重要,在過去的二十年中,人體工程學的發展可以説是突飛猛進,這使得外骨骼設計上也可以運用更巧妙的機械設計,來改善其各方面性能。這一領域的發展動力很有意思,是商業化體育領域對於各種運動保護裝備的研究,這裏面最典型的就是脊椎護具,各體育裝備公司對人體脊椎受力領域的研究已經非常深入,而這就給了外骨骼的發展提供了一個基礎。
正是在這種交叉學科互相帶動之下,外骨骼今天的發展已經進入快車道,距離實用也越來越近。甚至可以説,現在一年兩年的技術進步,就可以外骨骼在很多領域的發展完全改變認知。
舉例而言,2020年,美國福布斯雜誌寫了一篇文章,説美國當時的“戰術突擊輕型士兵裝具”縮寫TALOS系統研製中遇到的困難,和他們的記者試穿的感受,其中提到,由於傳感器和計算的延遲,穿戴這套系統時運動感覺就像是“在一池子果凍裏游泳”。這個感受就很類似於差不多時候列車長在警用裝備展上試穿國內外骨骼時候的感覺。
短短兩年後,列車長在2022年珠海航展試穿了中國電科集團參展的外骨骼,已經感覺不到這種“果凍裏游泳”的感覺了,甚至產生了一種“外骨骼在帶着我動”的錯覺。
這其實就是在傳感器和計算技術方面的發展帶來的進步。類似的,有朋友説近年來在電動助力自行車方面的發展也有類似的進步。
類似的,在人體工程學領域的進步,也使得新一代的動力裝甲在運動靈活度方面相比過去有了很大的進步,很多以前由於機械設計帶來的對穿戴外骨骼後人體運動範圍的限制,現在都已經幾乎感受不到了。
這其實是由於增加了更多的助力電機,而同時它們的關節和傳動系統的發展也有了新的迭代發展。
目前來看,外骨骼最大的限制,倒是和幾年前一樣,主要就是動力。
這一領域現在好像也沒有特別好的辦法,在航展上我們試穿的外骨骼依然是演示半小時,充電一整天的狀態。不過如果背上一個大號的電池,活動時間可以提高到一小時或者更長。
所以美國人DARPA項目計劃當中那種用外骨骼給加強士兵,增強力量,敏捷性和攜帶更重的裝甲、武器的設想,目前來看大概還是沒真正進入實用階段。
當然在我軍目前公開的一些關於國內外骨骼競賽的圖片來看,也有穿戴外骨骼翻牆、跑步、越障等和敏捷性相關的項目,這表明我們在這方面還是有想法的。
但今天這樣狀態的外骨骼,至少在兩個情況下,已經具備實用價值,甚至可能還是很有革命性的價值了。
第一就是搬運和裝填彈藥。這方面其實我們都已經看到了,近幾年我軍PCL-181自行榴彈炮演習訓練的畫面中大家已經可以經常能看到戰士背後拖了條電線的外骨骼了。
這可以大大降低士兵搬運彈藥時候的體力消耗,提高搬運和裝填彈藥的速度,不論是提高爆發射速,維持較高的持續射速,都有很大意義,尤其是在今天這種自行火炮要打一輪換一個陣地的高強度對抗背景下,那就更有意義。
此外,未來如果我們的坦克裝填手也能使用外骨骼,某種程度上就可以讓裝填手的裝彈效率趕上自動裝填機。當然我軍現在的15式輕型坦克,99A、96A、96B這些坦克,乃至新一代的輪式突擊炮,都已經有了自動裝填機,取消了裝填手,意義沒那麼大。
但是對於我軍中為數不少的11式突擊炮,05式兩棲突擊車這些車輛來説,給裝填手配上外骨骼的話,依然可以大幅度提高效率,尤其是這些輕型車輛本身車內空間較大,也便於裝填手穿戴外骨骼活動。
但背後拖條線終歸還是限制太大。
但是如果能夠通過使用新一代電池,比如現在各種電動車上使用的新型電池,把士兵活動時間提高到一小時左右,同時又能夠大大減輕外骨骼本身重量,使之在不啓動的時候不至於過分消耗士兵體力,那麼這種東西是不是也在某些環境下可以有用呢?
其實想想也是有這種環境的,比如衞生員搶救傷員,這也是我們幾次外骨骼競賽中和目前一些部隊的訓練中我們可以看到的場景。
其實還有一種可能性——是否能把動力外骨骼和無動力外骨骼結合起來呢?
之前我們已經看到在高寒地區部署的西藏軍區邊防部隊,裝備了無動力外骨骼,通過人體工程學和機械設計,改變人體受力情況,使得沉重的背囊載具主要由外骨骼來負荷。這就成了一種省力工具,讓士兵可以攜帶沉重的設備較為省力的在高原環境下活動。
而在需要的時候,則可以啓動電動助力,使得運動速度、力量各方面獲得較大的加成,活動時間限制一小時。
這樣的一種外骨骼,差不多就已經是現在技術條件下,一種可行的折衷做法了。
實際上就是外骨骼的無動力承重機能主要用來承擔外骨骼本身給士兵增加的重量,使得士兵在不啓動電動助力的時候運動機能和平時差距不大,而在關鍵時刻啓動外骨骼,立刻就能跑得更快,打得更重。
這是不是也有了相當程度的戰術價值了呢?我們先假想一下雙方都不能使用槍械,只能用肉搏的特殊情況。
比如説在巡邏途中,碰到敵人人多,我們人少的情況。那就利用外骨骼和夜視儀優勢,可以先迅速脱困,同時在高寒環境下讓我們的戰士更好的保持體力。在高寒環境下敵人會迅速因體力不支隊形散亂,現在的四眼夜視儀視野範圍也夠大,足以在劇烈運動之下保持較好的搜索敵人的能力,那我們就可以找機會集中局部優勢,放翻一個倆,再接着跑。如此反覆放風箏,把十幾個敵人挨個揍趴下,一個小時之內也是可以做到的。
就更甭提如果你這外骨骼還帶上身部件,拿根鋼管一下子就能把對手手腳打斷這樣的情況,會產生多大的威懾效果?甚至在夜暗環境下,對手也看不清你到底怎麼就這麼厲害,很可能回去還能給你傳揚一下,中國功夫OK,猴拳厲害,這樣的傳説。
而如果是通常的戰鬥環境,在城鎮巷戰中,我方突擊隊就可以穿着更加重型的裝甲,攜帶87式自動榴彈發射器這類較為重型的武器去執行突擊任務。
其實近年來在中東地區的巷戰中,各方都開始意識到,我國外貿的輕型自動榴彈發射器是個好東西,這玩意士兵攜彈量大,打出去威力又大,是破解“中門對狙”難題的不二神器。相比之下,美國的MK.19或者俄羅斯30毫米自動榴彈發射器一個人扛不動,而且發射的時候也必須裝在三腳架上打,很多時候只相當於爆發火力更強的迫擊炮或者威力更大的重機槍,和這種能當輕機槍的國產榴彈發射器不是一個概念。
而如果穿戴動力裝甲後,狙擊榴就真的能當突擊步槍使了,那是不是會在巷戰中發揮出更大的威力呢?
當然,由於續航時間問題,目前的外骨骼突擊隊還是只能在關鍵時刻拿出來威猛一個小時,但很多時候這就能發揮巨大的作用了,因為巷戰的特點就是人員裝備高度密集,戰場破碎,局部戰鬥往往是圍繞一棟樓,甚至幾個房間打的,具備一小時續航能力,但期間幾乎刀槍不入兼威力巨大的突擊隊,已經可以解決很多問題了。
説起來幾年前的時候,其實國內就已經有單位開始考慮使用外骨骼,不過這個單位當時考慮的主要還是破拆鐵門,強行進入房間,然後制服恐怖分子這樣的用途,那對於續航時間要求更低,甚至都可以乾脆讓外骨骼戰士背後拖根線去幹活。
這幾年來技術的進步確實是突飛猛進,在外骨骼這個領域看來確實現在已經跨過了一個重要門檻。
其實這就和前幾年無人機突然間就從只有特殊環境下使用的偏門裝備突然變成全世界各國軍隊熱衷的重要裝備一樣,技術發展每跨過一個門檻,就會帶來一次認識上的巨大變化。
好了,本期節目咱們就到這裏,下回再見!