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现实版钢铁侠,未来士兵变超级战士!

在美国漫威公司风靡全球的《钢铁侠》系列科幻片中,主角为自己研制了一身钢铁战衣,使得自己变得力大无穷,并可以借助战衣上的特殊设备,上天入海,或是攻击敌人。在现实中,类似的钢铁战衣也正在研制中,它的正式名称是“人体负重外骨骼系统”(以下简称HULC)。

HULC是一种模仿人体结构特点设计的外穿型机械骨骼。它可以贴身穿在人体上,每当人体的躯干、四肢做一个动作时,机械骨骼系统便能感知人体的动作,经复杂的数据处理之后,控制芯片向外骨骼发送回馈信号,外骨骼相应的关节便同步与人体运动。实质上,机械骨骼是一套复杂的助力装置,只是与几十年前的机械助力装置相比,它的精确度、反应速度有了极大的增长。此外,HULC系统控制的不是一两个关节,它整套系统拥有几十个甚至上百个活动关节,每个活动关节都要由传感器和计算机系统进行全自动的运动控制,这一点更是原始的机械助力装置无法相比的。

目前已经进入实验室测试的HULC装置是洛·马公司下属的伯克利仿生科技公司研制的产品。它可让士兵背负大约90公斤重物(HULC本身重量也达32千克),以10千米/小时的速度在多种地形中行进,并且毫不费力,实际上,就好像我们空手出去做一次饭后散步一样轻松。

洛·马公司研制的HULC试验型号,整套系统由钛合金制成的机械腿、驱动装置及控制计算机,以及背部的负重部分、散热单元等组成。机械腿按照人体仿生学设计,结构简单,内部有液压传动装置和可像关节一样弯曲的结构。

人体负重外骨骼系统首先运用于军事领域,因为它可以大幅度提升单兵的战斗力。

一是增强步兵的打击能力。装备HULC的士兵能携带更多的和火力更大的武器装备,就算一个普通身材的士兵,也完全可以像电影中的施瓦辛格一样,浑身挂满机枪手榴弹。

二是提高防护能力。由于HULC的承载能力远超人体,装备HULC后,步兵就可以佩戴防弹等级更高、更厚重的防弹衣甚至是单兵装甲系统,将单兵防护提高到一个新的水平。

三是提高机动能力。普通人走路的速度为4~6千米/小时,负重行军时还不能持续太长时间。装备HULC后,步兵的持续最大行走速度可达11千米/小时,爆发最大速度为16千米/小时。

四是提高战场感知能力。HULC可以加装传感器系统,以加强士兵的战场态势感知能力;还可以加装卫星通信和定位装置,让每个士兵都成为一个网络通信节点

不过,与《钢铁侠》电影中表现的困难一样,HULC也有同样的关键技术需求:能源(电源)供应问题。在《钢铁侠》中,托尼·斯塔克研制出了一个“方舟”反应堆(从其能量分析,可能是一个微型核聚变堆)来为钢铁战衣供电。但现实生活中没有托尼·斯塔克的“方舟”,只有——上锂电。

洛·马公司制造的HULC原型的动力源,是两块重3.6千克的锂聚合物电池。这样一个巨大的电池系统,也只可保证穿戴者以4.8千米/小时的速度,背负90千克重物连续行进一个小时。如果需要更快速地行走、做跳跃攀爬等动作,续航时间还会急剧缩小。电池耗尽之后,士兵必须回到战斗补给点更换电池,否则就只能脱衣裸奔了。此外,HULC目前还有造价极其高昂的问题。

装备HULC将使未来士兵变身为一名超级战士,拥有巨大的力量,作战能力将会成倍提高。尽管它短时间内还无法批量投入使用,但我们仍必须注意这种技术在未来的发展和应用。


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