AA82276761 2014-11-9 03:48
戰術突襲輕甲
電影《鋼鐵俠》中的超級英雄托尼•史塔克設計製造了一種所向無敵的動力盔甲，穿在身上不僅能防彈，還配備有各種先進武器、傳感器和通訊設備，還能通過語音命令控制終端電腦，甚至還能飛。不要以為這只是科幻電影中虛構的，隨著科技的進步，鋼鐵俠盔甲即將問世。
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隨著科技的進步，鋼鐵俠盔甲即將問世
美國特種作戰司令部去年年底宣布，將研製一種被稱為“戰術突襲輕甲”（TALOS，Tactical Assault Light Operator Suit）的單兵動力盔甲，這個地球上最先進的作戰服裝將在今年6月開始測試，一切順利的話會在2018年開始裝配特種部隊。這就是鋼鐵俠盔甲的現實世界版本。
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戰術突襲輕甲項目徽章
戰術突襲輕甲和鋼鐵俠盔甲同屬於單兵動力盔甲，其關鍵要素是動力外骨骼和頭盔顯示器，能大大增加士兵的防護力、機動性、態勢感知能力和作戰能力。那麼什麼是動力外骨骼，什麼又是頭盔顯示器呢？
從動力外骨骼說起
動力外骨骼的歷史可以追溯到1890年，當時一位名叫尼古拉斯•亞金的俄羅斯科學家發明了一套可以輔助人們行走、跳躍和奔跑的外骨骼裝置，這是一種非常簡單的裝置，借助彈簧鋼板來達到行走省力的目的。
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尼古拉斯•亞金的外骨骼專利
1917年美國發明家萊斯利•凱利提出了一種被稱為Pedomotor的外骨骼裝置，這是一套蒸汽動力的助動裝置，穿戴者背部的小型蒸汽機牽拉捆綁在腿部的鋼索實現助力行走。這兩種裝置距離實用化還差得很遠，只是一種簡單下肢的助力裝置，並不能隨人體自然完成複雜的動作。
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Pedomotor外骨骼，穿戴者需要背一台小型蒸汽機
第一種真正能與人體運動相融合的動力外骨骼裝置是20世紀60年代通用電氣研製的“哈迪曼”（Hardiman）。“哈迪曼”通過液壓和電動驅動機構和力反饋感應系統，能感應穿戴者的動作意圖，隨人體做出各種自然動作，更重要的是“哈迪曼”能把穿戴者的力量放大25倍，也就是說你穿著“哈迪曼”舉起110千克重物時的感覺只像舉起了4.5千克的物體。不過限於當時的技術水平，“哈迪曼”外骨骼全套重量高達680千克，穿戴者只能以0.7米/秒的速度行走。
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笨重的“哈迪曼”盔甲
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“哈迪曼”的機械手
同期美國洛斯阿拉莫斯實驗室也開展了一項名為“皮特曼”（Pitman）的動力盔甲項目。“皮特曼”的概念就非常接近鋼鐵俠了，這是一種外形接近於太空衣的封閉式盔甲，自重227千克並能攜帶136千克的裝備。“皮特曼”外層盔甲由玻璃纖維和聚合物/陶瓷複合裝甲製成，可抵禦12.7毫米穿甲彈的射擊，還具有核生化防護能力。穿戴者通過虛擬現實技術的頭盔顯示器來感知外界環境，這和鋼鐵俠如出一轍。即使以現在的標準來看“皮特曼”，其概念也是很先進的，如氫/氧燃料電池、內置輔助動力單元和空調、電動人造肌肉驅動、大腦意念感應操縱等技術，但就是這些過於先進的技術使該項目最終成為了空中樓閣。
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“皮特曼”動力盔甲
DARPA的理想
美國軍方一直在關注動力盔甲的研究，但關鍵動力盔甲的電池和自動化控制技術直到21世紀才有了突破。2000年國防高級研究計劃局（DARPA）開始資助動力盔甲的研製，目的是最終獲得一種能幫助士兵負重、行走、搬運的實用化盔甲。
2000年美國一家名為Sarcos的小公司在DARPA的資助下開始研究動力盔甲，2006年該公司的XOS方案通過DARPA的批准，開始製造原型機。XOS的動作靈敏度要遠高於之前的任何盔甲，緊貼身體表面的傳感器能直接感應到穿著者的動作幅度和力度，電腦通過計算後實時控制相應的液壓動作器輸出合適的幅度和力度。XOS的力量放大倍數為10倍，也就是舉起90千克重物時的感受重量只有9千克，而且能連續舉50-500次。但XOS依靠自身電池的續航時間只有40分鐘。
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全套XOS動力盔甲
2007年11月美國軍火巨頭雷神公司收購了Sarcos，開始研製第二代XOS 2動力盔甲。XOS 2分為作戰型和後勤型兩種型號，作戰型只有腿部和腰部附件，後勤型增加了雙臂助力。XOS 2後勤型的重量僅有68千克，和一代相比更快更有力，電力消耗也只是一代的一半。XOS 2向實用化邁進了一步，被美國時代雜誌列為2010年的50大發明之一。
XOS的競爭對手是洛克希德•馬丁公司與加州大學伯克利分校聯合研製的人類負重盔甲系統（HULC）。HULC僅重24公斤，能讓穿戴者在負重90公斤的情況下以10公里/小時的速度在任何地形行走一小時，未來只需一塊燃料電池就能持續工作超過72小時。HULC沒有雙臂助力，在提舉重物時只能通過胸前的吊臂進行。洛克希德預計在2014年可以量產HULC，預定售價25000美元。
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全套HULC動力盔甲
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身穿HULC的士兵越障
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HULC提取重物
隨著動力盔甲技術的逐漸成熟，製造出動力盔甲已經是水到渠成的事情。雷神公司已經在設計第三代XOS 3動力盔甲系統，盔甲由模塊化鋁合金和復合材料製成，液壓管路統統遮蔽在內部，從而大大提高人員和系統的生存力。
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典型的動力盔甲下肢結構
頭盔顯示器
鋼鐵俠盔甲的另一個難點是頭盔顯示器。電影中托尼•史塔克的頭部完全被封閉在頭盔中，由曲面高分辨率顯示器構成的一個虛擬實境讓托尼能眼觀六路耳聽八方。
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鋼鐵俠頭盔的虛擬現實顯示器
目前在軍用頭盔顯示器領域走得最遠的是戰鬥機頭盔顯示器，其中最先進的要數F-35的頭盔顯示系統（HMDS）了。HMDS取代了座艙中的傳統平顯，頭盔中的投影器向護目鏡內側投射可疊加在飛行員視野上的全息圖像。HMDS不僅可以顯示關鍵的飛行、導航、火控信息，還能向飛行員提供頭盔集成夜視攝像機的紅外圖像，也能顯示來自F-35分佈式孔徑系統攝像機的圖像，實現飛行員“穿透”飛機看到外界。HMDS是目前為止最接近鋼鐵俠頭盔的裝置。
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F-35是最接近鋼鐵俠頭盔的HMDS
而單兵頭盔顯示器才剛起步，各國之前發展的先進單兵武器系統中，一般都是在現有頭盔加裝夜視儀或顯示器等亂七八糟的設備，根本沒有信息化和集成度可言。英國航宇公司最近宣布的Q-Warrior頭盔向鋼鐵俠頭盔前進了一步，Q-Warrior頭盔在左側集成了一套平顯/夜視儀組件，看起來就像大號的Google眼鏡。平顯能夠把路徑點、導航點和目標信息疊加在穿戴者的左眼視線前，還能顯示警告、威脅、夜視儀的紅外圖像等信息，從而大大增加士兵的戰場態勢感知能力。
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信息化的Q-Warrior頭盔
未來理想的頭盔顯示器除了具有Q-Warrior的基本信息顯示功能外，還應該是帶防護面甲的全封閉設計，除了防彈外，配合動力盔甲還能為穿戴者提供完善的生化防護，並提供舒適的空調。穿士兵只做做手勢，就能在頭盔顯示器上看到所要的一切信息，例如敵我位置、戰場地圖、目標紅外圖像、武器瞄準參數等，戰場從此單向透明。
美國特種作戰司令部在發布研製戰術突襲輕甲的消息時，還發布了一則視頻。在視頻中一名士兵身穿外形科幻的動力盔甲，頭戴全封閉式頭盔顯示器，在衝出暗室後面對恐怖分子的AK-47掃射毫髮無傷，猶如鋼鐵俠現身。戰術突襲輕甲也許就像托尼在山洞中製造的那套MK.1初代鋼鐵俠戰甲，一定會存在這樣或那樣的缺點，但卻標誌著動力盔甲時代的來臨。
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戰術突襲輕甲的意義就如MK.1初代鋼鐵俠戰甲
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戰術突襲輕甲想像圖，這一一個身著封閉式頭盔顯示器、動力裝甲的未來特種兵
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美國陸軍不久前公佈的一個動力盔甲模型，可以看到雙腿外側的助力支架
美國特種作戰司令部把戰術突襲輕甲劃分成若干個功能模塊，對每個模塊提出了具體的研製要求，最終這些模塊將整合成完整的動力盔甲系統。我們可以從中管窺一下未來單兵動力盔甲的發展方向。
動力與能源：能源內置且體積盡量小，動力系統的運行安靜且無需氧氣，集成化能源管理系統。動力系統除支持盔甲的運動外還需支持可穿戴計算機、可編程無線電和發射天線。
機動性：能大大增強穿戴者的靈活性和力量的動力盔甲系統，動作自然無變形，低功耗設計。
盔甲：全身能防禦普通步槍的射擊並抵禦爆炸的衝擊，強化頭部/頸部和身體要害區域的防護。盔甲使用先進材料製造，以最輕的重量獲取最大的保護。具有有限的水下呼吸能力。
攻擊系統：全向頻閃眩目燈、致人暫時失能的大功率揚聲器、可重複使用的高壓電擊器等非致命性武器。
人機接口：嵌入式健康監測系統，能實時監測穿戴者心理和生理指標。可以調節盔甲內部溫度的空調系統。能自動記錄盔甲的操作信息。頭盔顯示器可以為穿戴者提供傳感器陣列獲取的環境信息，增強態勢感知能力。
數據和控制：機載多核實施處理器，支持持續改進的開源結構，機載數據儲存器。
通信系統：高寬帶通信系統，可拆卸的應急通信裝置。
從上述要求看戰術突襲輕甲除了不能飛外簡直就和鋼鐵俠盔甲別無二致。現在戰術突襲輕甲正出於原型機研製階段，據透露出的一些信息，盔甲可能會使用革命性的“液態金屬”裝甲技術，這種材料通過電流與磁場的感應作用能在1毫秒內固化，足以抵擋子彈或爆炸碎片襲擊。此外在穿戴者受傷時，盔甲能自動提供氧氣並止血。
為什麼是鋼鐵俠而不是機器人？
動力盔甲和機器人的技術是通用的，能造出包裹士兵的戰術突襲輕甲也就能造出人形戰鬥機器人。而且機器人無需生命支持系統，有更好的續航力，又不會帶來人員傷亡，那麼為什麼不直接裝備戰鬥機器人呢？
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波士頓動力研製的軍用人形機器人
特戰司令部是這樣解釋的：“人比硬件更重要，要想成功完成任務，訓練有素的特戰隊員必不可少。特戰司令部以後肯定會應用機器人技術，但機器人目前還不能取代特種部隊精英。
研製戰術突襲輕甲的目的是為特戰司令部的特種兵們提供更好的保護並增強他們的能力，而不是取代這些高度專業化的特戰隊員。今天的機器人還相當原始，無法在不可預測和復雜的作戰環境中使用。專業人士預測在2014年年底時，最先進的機器人也只是“大致相當於兩三歲孩子的智力”。
所以在近期是無法預見人形戰鬥機器人的實用化了，戰術突襲輕甲無疑代表著單兵戰術裝備的最新成果，繼裝備美國特種部隊後，隨著技術的成熟也必將普及到其他部隊，鋼鐵俠戰士即將登場。
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