巨型机器人、人体外骨骼等战斗兵器在未来战争

作者: 军事资讯  发布:2019-10-30

  出品:科普中国

问:巨型机器人、人体外骨骼等战斗兵器在未来战争中是否会出现? 高达、EVA、MH等兵器是否会在未来战争中出现?他们比起坦克飞机及未来可能会出现的太空战机拥有怎样的优势。《杀虐轮回》、《阿凡达》等作品中的机械外骨骼是否靠谱,什么样的战争才会用到这样的兵器?

  作者:银翼工作室

快乐十分 1

  监制:光明网科普事业部

谢邀,这东西已经有了。

  说到机械外骨骼,许多人都会想起那些寄托情怀的诸多动漫和影视作品,相比于机械外骨骼在动漫和影视作品中大杀四方拯救世界的威风形象,现实世界里的机械外骨骼大多还处在“蹒跚学步”的初级阶段,但是我们不能因为正在被设计和实验的那些或笨拙或粗糙的“初代机”而气馁,想想当年的航空先驱们面对被人嘲讽为“书架”的早期飞机,再看看如今翱翔天际的隐身战机,不得不说人要是没有梦想跟咸鱼有什么区别。况且有些影视作品中的机械外骨骼才是人们心里所期待的形象,下面就来简单说一说机械外骨骼的相关问题。

看图:

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全身防护动力机甲,背负两具四联装导弹发射器。手上的是霰弹枪和轻机枪的结合体,一共6个管儿。头盔带有信息化系统……

  电影《环太平洋》中的机甲

如果这个玩意不够劲的话,还有——

  步兵负重和持续机动的问题亟需解决

为这个机甲笑对还有搭配步兵战车,可以在战场上快速机动。

  众所周知,从二战时期到现在,许许多多的军事技术都发生了翻天覆地的变化,比如战斗机动力从活塞发动机螺旋桨一路升级到涡轮喷气发动机,速度从六七百公里每小时提升到两三倍音速,还有一些性能参数,由于种种自然和物理规律的限制还有设计上的权衡,没有取得什么重大突破的,比如舰船的航速,同样是常规动力的埃塞克斯级和小鹰级航空母舰,最大航速都是32节。

如果这玩意还不够劲的话,还有——

  其实相对于人类在这百年间沧海桑田般的科技爆发,进步最小的,就是人类本身。科技的进步和公共卫生服务的普及大大提高了人口平均预期寿命,但是人体本身,却没什么合适的科学手段去强化。从战争和军事技术的角度去看人体的话,一千年前步兵长枪手就可以披挂三十几公斤的重型札甲投入战斗,现在步兵负重也不过如此,美军还总抱怨负重过大造成士兵肌肉和骨骼损伤,最糟糕的是,目前士兵的负重毫无减轻的趋势,杂七杂八的东西越来越多,而且看来看去其中好像没什么是可以丢弃的。

大型的全地形适应两足机甲。机枪、火箭发射巢、导弹发射器一应俱全。

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如果这玩意还不够劲的话,还有——

  负重的美军士兵

超级信息化士兵,全部AR战场感知系统。

  各国发展未来步兵计划时,给步兵增加的计算机火控系统、信息化装备和这些电子设备的电池进一步加重了步兵的负担,目前士兵不断增加的负重和几乎从未增长的体能之间的矛盾已经达到白热化的程度,更别提在一些国家里还出现了士兵整体身体素质开倒车的现象。既然不能增强人体,那就利用最新的科技给士兵打造一个助力器让他们拥有更强的负重和机动能力,来应对越来越复杂的地面战场和自己越发沉重的装备吧,这就是现阶段军用机械外骨骼的作用。

如果这玩意还不够劲的话,还有——

  但实际上,机械外骨骼要解决的另外一个问题,也跟士兵的负重有关,从火枪火炮淘汰了铠甲开始,步兵武器的“矛”一直强于步兵防护的“盾”,直到现代防弹材料的发展给了步兵足以对抗自己手中武器的单兵护具,而且这不再是复杂昂贵的铠甲,是可以大规模制造和装备的工业品,二战后的步兵武器中等威力和小口径化的浪潮发展至今,遭遇了无比尴尬的状况---步兵武器的威力显得不足了。

小型支援直升机,携带重火力可以远程支援。

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如果这玩意还不够劲的话,还有——

  明显超重的美国陆军士兵

战场小型步兵战车,装有一挺加特林机关炮。

  目前轻武器的潜力几乎已经挖掘殆尽,经过了防弹护甲和信息化加成的步兵,已经拿不动威力更大的武器了。美军在越战开始时装备的M14步枪就存在着弹药过重的问题,但是现在随着NIJⅢ级甚至Ⅳ级防弹衣的普及,连这种过去带着嫌重的全威力弹药都没法保证击穿步兵的护甲,而且由于步兵武器涉及面过广,换装新的步兵武器或者新弹药都是代价非常巨大的,这也是各国步兵武器“缝缝补补又三年”的重要原因。

那啥看了这国家装备,W君就惊呼瓦坎达科技万岁了。开放阅兵公众日的国家叫做——加纳。

  这些就是机械外骨骼急需解决的问题,本质上都是要增加步兵的负重和持续机动能力。想象一下,如果每一名步兵都能拿起通用机枪级别的武器,身负足够的弹药,坚固的护甲和先进的信息化装备,更不要说突破了重量限制后完全可能研发出来的能够穿透敌方护甲的大威力武器和能精确制导的单兵武器,这,也许就是未来步兵的模样吧。理想很丰满,现实很残酷,现在的机械外骨骼,更像是某种助残设备,只能帮助士兵搬运重物或者进行有限的机动。

或许有人没听过这个国家吧,来,非洲地图,尼日利亚边上就是

  动力和能源是另一致命弱点

看了他们的阅兵,W君觉得自己的重炮高达都好像很弱鸡的样子啊。

  对于影视作品里看起来威风凛凛的机械外骨骼乃至动力机甲,人们在潜意识里总有着“更高、更大、更强”的期待,遗憾的是更高更大不意味着就会更强。

单兵外骨骼战斗兵器已经有了,巨型机器人其实也并不难搞。最近,美国陆军第10山地师的情报部队,测试了由美国军工巨头洛马公司开发的Onyx外骨骼系统,洛克希德-马丁公司称,ONYX外骨骼可以让携带20公斤重背包的士兵在坡度达到15度的斜坡上连续行军数小时,士兵只会感受到些许疲劳。ONYX外骨骼最近被《大众科学》月刊评选为年度100项最佳发明之一。

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这套系统能够识别使用者正在行进中的地形,无论是轻装还是重装行进,它都能帮上大忙。如果使用者没有负重前行,是在平坦的地形上行走,那么外骨骼系统就会关闭助力器,但如果使用者需要爬山,下山或者重装前进,那么外骨骼系统就会提供支撑,非常的灵活。这款外骨骼系统质量为6.4千克,如果要运行8小时,就需要安装质量为2.7千克的电池模块,如果运行16小时就需要5.4千克的电池模块。目前洛马公司正在寻找容量更大,质量更轻的电池方案。但是这套外骨骼系统需要在测试一年多时间后,才能投放军队,而军队也会根据测试结果向洛马提出改进建议。

  电影《星河战队 火星叛国者》中的机械外骨骼步兵

金属外骨骼系统可是未来战争的邹形,不但可以提高单兵战斗力,还能强化士兵的肉身,属于一种开了外挂的装备。外骨骼说白了就是一种人体外挂机械装备,在感应人体活动时对其提供动力的设备。按照当前人类研发的外骨骼系统来看,它主要有这个几个特点。首先为士兵提供力量,通过增加力量的方式,让每一个士兵可以携带更多的武器装备。比如俄罗斯研发的一种“模块化系统”可以承受100多公斤的负载,还能携带反坦克导弹,便携式导弹,如果情况实属的话,那么俄军的外骨骼装备要比美军的厉害的多。

  针对人体进行强化的机械外骨骼,脆弱这个缺点并不是很突出,因为在现代战场上人体本身就非常脆弱,机械外骨骼可以给士兵更好的负重能力,可以让士兵有更强大的火力、机动和防护,但是如果想把人形战斗机甲做得“高大上”,从军事角度看绝对不是一个好主意,因为人形机器人的弱点实在太多又没法进行集中防护,就算人形战斗机甲在机动性上有所突破,在火力和防护方面也是绝无可能超过目前可预见的地面装甲战斗车辆的。

再次,提高士兵行军速度。打仗是一个很浪费体力的活儿,很多人可能还没战死沙场,就会累死在战场上。所以如何保持体力,让士兵不会感到疲惫就成为了各国研究的重点方向。所以外骨骼的出现很好的解决了人力不足的问题。它通过一套数据系统,给士兵提供电力这样的“体力”,让后者跑起来更加的轻松,从而增强了战场生存率。此外,外骨骼还能辅助射击。比如美军曾开发的一种名为“第三只手”的机械手臂,可有效减轻士兵因持枪射击时间过长而产生的酸麻感。同时也能提高武器射击的精确性,做到弹无虚发,这种机械手臂,对于部队中的神射手或者狙击手具有很大的助力。

  这里就不考虑过于科幻的大型和超大型动力机甲了,仅从单兵机械外骨骼来看,电池似乎是唯一比较可靠的动力来源,但是我们之前说过,过重的电池和信息化装备已经成了压倒步兵的最后一根稻草,而目前电池的技术水平放到机械外骨骼这种对动力可靠性和续航力要求都非常高的载体身上,实在没法达成一个令人满意的结果。以目前的技术水平,有些机械外骨骼实验的时候还拖着电缆,更不要说满足军方对可靠性和续航力的要求了。

另外,各国研究外骨骼的最终目的,是要开发出一种类似于“钢铁侠”一样的全面防护装备,达到真正的刀枪不入,而且还能挂载多种武器,满足各类战场需求,提高单兵火力。当然人类穿上外骨骼作战缺点还是很多的,比如电池续航能力不足,很容易导致半路抛锚,外骨骼就会成为累赘,严重的话真的会变成非战斗减员。因此最好的办法是开发出人形机器人来替代外骨骼,或许在不就的未来真的会出现科幻电影中的“超级战士”,到时候未来交战模式真的会改变。

  让我们来看看这一款由洛克希德·马丁公司推出的可大幅度增加士兵负重能力的金属骨架。这种新型装备全称“人类负重外骨骼”(简称HULC),是一种能够通过提供外力来满足士兵对机动性和支撑性需要的机器人技术装备。

人体外骨骼已经装备部队测试。巨型机器人出现在战场只是时间问题。

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实际上人体外骨骼技术已经基本成熟,现在已经出现在各大国特种部队进行测试。美国全面装备军队估计就是这几年的事。

  洛·马公司介绍称,HULC系统的最大负重量可以达到90.7千克,据介绍,HULC是一种模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼,内部配备有液压传动装置和可像关节一样弯曲的结构设计,不但能够直立行进,还可完成下蹲和匍匐等多种相对复杂的动作。

(美国Revision公司外骨骼)

  这款看起来非常完美的机械外骨骼由于总重七公斤的电池性能的限制,只能在负重状态下支撑一个小时,它也许可以满足后勤部队和炮兵的需求,但是身处前线的步兵是没法接受续航力不足的机械外骨骼的。

美国综合特种作战司令部(SOCOM)称,将开发名为“TALOS”的超级盔甲,并计划在2018年前完成开发。TALOS人体盔甲是MIT科学家正开发的一款外骨骼装甲,可让士兵抵御子弹、榴弹片和其它攻击,命名叫Tactical Assault Light Operator Suit。这款盔甲部分是由凯芙拉制造,同时加入了一种可在液态和固态之间转变的材料。使用这种方法,盔甲在穿戴时可保持柔软,而在受到袭击时就会变硬。TALOS的创造者称这套盔甲堪比钢铁侠的那套,因为它不仅会保护你,也会提高你的速度,增强你的力量。

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(韩国超级盔甲)

  遗憾的是影视作品中对机械外骨骼的动力也没有什么理想的方案,大多数时候都是用黑科技来解决,但是就算强如钢铁侠,在作战的时候也会因为发射武器过多或者飞行太久而出现动力不足的窘状,看来动力和能源,才是目前制约机械外骨骼发展最大的问题。

上图为韩国超级盔甲,韩国陆军计划在2026年完成自己超级盔甲的研制,现在正由韩国国防科学研究所(ADD)与三星泰利斯等进行相关的研究开发。

  说了这么多机械外骨骼需要解决的问题和机械外骨骼自身还需要解决的问题,其实现在已经出现了一种新的趋势---机器的智能化和无人化,这点从一些影视作品里也能看出些名堂,比如钢铁侠旗下可以自主作战的无人钢铁战甲和环太平洋2里面不需要驾驶员亲自上阵可以远程操控的新一代机甲。

以上只是拿韩国和美国的超级盔甲作为案例,实际上外骨骼装甲各大国都在研制,最远不会超过20年就会全面装备世界各大国军队。

  换句话说如果可以研制出堪用的步兵机械外骨骼,那么同等条件下,把人体所占的空间替换成机器,就一定可以研制出比装备了机械外骨骼的步兵更强大的战斗机器人,所以,未来的机械外骨骼,到底是增强步兵的机甲,还是食之无味的鸡肋?让我们拭目以待吧。(本文图片均来自网络)

巨型机器人受制于动力和实战需求的限制,目前研制进度缓慢。不过未来的无人化战场,巨型机器人全面装备部队只是时间的问题,在将来大国的战场上,将会很少看见人类的踪迹,绝大部分的装甲车辆和战斗飞行器甚至包括海军舰艇都会实现无人化、智能化。这些人工智能装甲车辆、飞行器、海军舰艇其实也是巨型机器人的一种。

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至于类似高达这样的拟人巨型机器人,在地球战场上应该永远不会出现。而代替坦克、装甲车的四足、六足机器人在相关技术成熟以后,应该会大面积装备军队。

下面为我所作的陆战机甲实战模拟推演,可以看到四足、六足机器人在取代现有装甲车辆这方面还是有很大优势的。

20XX年,XX城。新生的朝阳照耀着整个城市,让饱受战火摧残的城市呈现出一缕生机,昨夜的炮击引发的大火已经熄灭,城市被摧毁的汽车燃烧后的黑烟弥漫着整个街道,烟雾的刺激让张旭阳的眼睛有些发干,看着十字路口对面黑烟笼罩的敌人阵地,张旭阳心想“今天,就是今天必须要突破敌人阵地,敌人的援军已在集结,如果今天还不能击败对面的敌人,敌人的包围将不可避免”。前面三次进攻都因为敌人严密的防线而失败,城市倒塌的高楼成了敌人最佳的掩体,空中打击对躲在城市废墟中的敌人来说,构不成什么伤害。街道密布的反坦克水泥墩和被炮火摧毁的坍塌高楼堵塞了整个街道,坦克、步兵战车根本就进入不了战场。“装甲,我们必须要有重装甲的火力支援,不然靠我们不可能突破敌人的防线。”张旭阳对身边的连长说道。

连长无奈的看着张旭阳,“我已经向上级申请支援了,破障车辆正在加紧疏通街道,可这么大的城市,加上不间断的炮击,短时间我们师的坦克肯定过不来,不过上级已经说了,今天肯定会有支援到达。”

咚..咚...咚..咚,张旭阳的背后传来沉重的重物锤击地面的声音,张旭阳转身,只见三个庞大的黑影正在跃过障碍密集的街道,就像矫健的黑豹似地快速跳到了张旭阳的身边。

看着眼前这个黝黑庞大有着厚实圆滑装甲长的像野猪一样的四足机甲,张旭阳惊呆了。“这是什么”张旭阳大声对身边的连长喊了起来,“这就是上级说的给我们的支援吧。”看着这个机器上鲜明的军徽,连长对张旭阳说道。

四足机甲的侧面打开了一扇狭小的窗口,一个人从里面钻了出来,斜射的朝阳照耀在这个人棱角分明的脸部,让这张刚毅的脸增添了一些柔和。“是陈连长吧,我是32突击装甲旅2连3班班长朱刚烈,接上级命令特来支援你部,请指示。”“现在最大的问题就是街道对面的敌人已经占据了三座高楼,街道中心开阔地的反坦克水泥墩和各类障碍严重阻碍了我连步兵突击速度,对面高楼部署的狙击火力和地面敌人构筑的迫击炮、RPG阵地对我部步兵构成了极大威胁,我连已对敌方阵地进攻三次,三次都因为敌方障碍物的阻碍让我方步兵无法快速突击到敌人阵地,敌人的交叉火力对我连步兵构成了极大杀伤,我连现已阵亡11人,伤21人。但是.....”陈连长看着身边的战士,露出了自豪的表情“只要你们能帮我们摧毁敌人高楼上的狙击点和迫击炮、RPG阵地,我们一定能在1小时内结束战斗,击败敌人。”“放心,敌人的狙击点和迫击炮、RPG阵地就交给我们吧。”朱刚烈说完转身钻进身边的四足机甲。

三台四足机甲开始行动起来,沉重的机甲步伐声传遍了街道两边整个战场,机甲走到面对敌方阵地的开阔地带,蹲下升起藏在机甲内部的125炮的炮管。125炮瞄准对面敌人占据的高楼开始射击,低沉的高爆榴弹爆炸声和房屋倒塌声让战场气氛立刻紧张起来。敌人开始向四足机甲射击,战场上步机枪声、火箭爆炸声,迫击炮轰击声像爆豆一样接连不断,已经分不清是哪方在开火了。

机甲身上叮叮当当的声音响个不停,对面的步、机枪,RPG、迫击炮弹对为对抗坦克火力而设计的机甲装甲构成不了任何伤害,而相对脆弱的机甲腿部由于机甲的下蹲已被装甲完全覆盖,机甲装备的主动防御系统利用遥控武器站和榴弹发射器把敌方射来的反坦克导弹一一击落,机甲对敌方高楼中部的连续炮击,让对方三座高楼完全倒塌下来。

机甲收起顶部火炮,升起四足,开始突击。只见机甲快速跳过街道中部的反坦克水泥墩和城市废墟冲到了敌人RPG阵地和迫击炮阵地面前,机甲装载的遥控武器战开始猛烈射击,敌人开始逃跑。

“冲啊”陈连长吹响了冲锋的哨声,步兵全线开始突击,敌人在猛烈的攻击下全线溃败,我军的战旗高高飘扬在敌方阵地上方,穿过硝烟照射下来的朝阳让战旗显得光芒万丈。

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说到机械外骨骼,许多人都会想起那些寄托了自己情怀的诸多动漫和影视作品,相比于机械外骨骼在动漫和影视作品中大杀四方拯救世界的威风形象,现实世界里的机械外骨骼大多还处在“蹒跚学步”的初级阶段,但是我们不能因为正在被设计和实验的那些或笨拙或粗糙的“初代机”而气馁,想想当年的航空先驱们面对被人嘲讽为“书架”的早期飞机,再看看如今翱翔天际的五代战机,不得不说人要是没有梦想跟咸鱼有什么区别!况且有些影视作品中的机械外骨骼才是人们心里所期待的形象,下面就来简单说一说机械外骨骼的相关问题。

影视作品中的机甲 图源电影《环太平洋》

一.机械外骨骼要解决什么问题?

快乐十分,众所周知,从二战时期到现在,许许多多的军事技术都发生了翻天覆地的变化,战斗机动力从活塞发动机螺旋桨一路升级到涡轮喷气发动机,速度从六七百公里每小时提升到两三倍音速;主流坦克炮口径从75mm变成120mm,穿甲深度从一百多毫米提升到八九百毫米均质钢装甲;弹道导弹从射程三百多公里,命中靠缘分的V2到如今射程一万多公里,携带多弹头突防的洲际弹道导弹,然而,还有一些性能参数,由于种种自然和物理规律的限制还有设计上的权衡,没有取得什么重大突破的,比如舰船的航速,同样是常规动力的埃塞克斯级和小鹰级航空母舰,舰载战斗机从F6F地狱猫变成了F14A雄猫,而航母的最大航速依然是32节,尼米兹级的最大航速甚至略有下降,当然核动力航母的续航力和巡航速度比常规动力航母优势明显。

说了这些进步的和没进步的装备性能,其实相对于人类在这百年间沧海桑田般的科技爆发,进化最小的,就是人类本身。科技的进步和公共卫生服务的普及减小了婴儿和孕妇的死亡率,大大提高了人口平均预期寿命,但是人类或者说人体本身,却没什么合适的科学手段去强化和进化,人类目前在伦理上也没法接受这种对人体进行的实验,借用漫威宇宙里的几个人物来说,人们可以接受钢铁侠斯塔克制造的机械战士保护城市安全甚至装备军方,其他几位得益于人体强化的超级英雄,蜘蛛侠和绿巨人都是因为意外,美国队长这个可以说是教科书式的“官方”人体强化,不过那是战争时期的非常行为,如果现在还有个人或者组织打这种主意,八成会被打成反派,踏上一万只脚永世不得超生。

经过人体强化后判若两人的美国队长 图源时光网

从战争和军事技术的角度去看人体的话,一千年前步兵长枪手就可以披挂三十几公斤的重型札甲投入战斗,现在步兵负重也不过如此,美军还总抱怨负重过大造成士兵肌肉和骨骼损伤,最糟糕的是,目前士兵的负重毫无减轻的趋势,杂七杂八的东西越来越多,而且看来看去其中好像没什么是可以丢弃的。

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