“變色龍”迷彩服能隨環(huán)境而變
▲具有“隱形””能力的超材料
▲超越B2的下一代隱形轟炸機(jī)
▲未來的坦克能對(duì)熱探測(cè)隱形，使自己看起來像一輛汽車
“變色龍”迷彩服能隨環(huán)境而變
下一代潛艇能躲避雷達(dá)和聲吶系統(tǒng)
▼下一代潛艇能躲避雷達(dá)和聲吶系統(tǒng)
▲蛇形機(jī)器人能檢測(cè)周圍的環(huán)境
世界各國為了適應(yīng)未來高技術(shù)條件下的戰(zhàn)爭需要，紛紛投身于各種隱形技術(shù)的研究，進(jìn)入21世紀(jì)，隱形技術(shù)也將廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。由于隱形技術(shù)的軍事意義重大，因此，世界各國都開始爭先恐后地投巨資研制各種隱形武器，新式的隱形武器裝備也猶如“雨后春筍”紛紛涌現(xiàn)。
隱形武器是指采用了防止敵方雷達(dá)、紅外線、聲吶、可見光等有效探測(cè)的偽裝技術(shù)的兵器。軍事專家預(yù)測(cè)，隱形武器將成為21世紀(jì)戰(zhàn)場(chǎng)上的主角。據(jù)美國《大眾科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，工程學(xué)上的突破將為我們帶來各種新式的隱形武器。比如，能隨周圍環(huán)境而變化的“變色龍”迷彩服、更強(qiáng)大的轟炸機(jī)、能讓聲吶和雷達(dá)系統(tǒng)無用武之地的潛艇以及能讓紅外線熱輻射探測(cè)器“抓狂”的坦克等。
新材料有望讓物體在光天化日之下隱形
隱形科學(xué)所追求的目標(biāo)一直是讓物體逐漸消失于已經(jīng)模糊不清的環(huán)境，包括夜空或者深海中。但是，工程師們現(xiàn)在正在研發(fā)的材料能夠讓任何物體在光天化日之下就在你的面前隱形。這些光學(xué)“超材料”并非像水和玻璃那樣，讓光向內(nèi)彎曲，而是讓光向外彎曲，引導(dǎo)光子環(huán)繞在物體的周圍，就像水環(huán)繞在石頭周圍一樣。
這種超材料內(nèi)的金屬合金被排列成一個(gè)網(wǎng)格形狀，網(wǎng)格內(nèi)是比可見光的波長（400納米到700納米之間）更小的小孔。光無法暢通無阻地通過比自身波長更小的空間，因此，它就會(huì)被網(wǎng)格所捕獲。被捕獲的光子能夠被存儲(chǔ)、操控或者圍繞在一個(gè)物體的周圍并朝著光線發(fā)射而來的方向反射。這樣，被一個(gè)由這種超材料完美制造的隱形衣所遮蔽的物體就完全隱形了。
直到去年，科學(xué)家們只能夠制造出像紙張一樣厚度的超材料薄片，其大小只能包裹細(xì)菌大小的物體。但是，去年6月，美國伊利諾伊大學(xué)的材料學(xué)家約翰·羅杰斯發(fā)明了一種超材料打印機(jī)，他說：“我們現(xiàn)在能做出更大塊的這種超材料。不過在做到這一點(diǎn)之前，還需要對(duì)網(wǎng)格設(shè)計(jì)進(jìn)行不少的修正工作。”
這些薄片就像塑料，現(xiàn)在，放置在這樣的一塊薄片后的物體還是會(huì)隱約透露出一點(diǎn)陰影，因?yàn)槟壳暗脑O(shè)計(jì)還不完美。不過，科學(xué)家們對(duì)其未來非常有信心。
“變色龍”迷彩服能隨環(huán)境而變
迷彩服通過迷惑大腦來起作用。迷彩服上由綠、黃、茶、黑等顏色組成的不規(guī)則圖案的反射光波與周圍景物反射的光波大致相同，因此，會(huì)讓物體的外形輪廓變得模糊不清，使物體不那么突出，這樣，不僅能迷惑敵人的目力偵察，還能對(duì)付紅外偵察，使敵人現(xiàn)代化偵察儀器難以捕捉目標(biāo)。不過，迷彩服也有一個(gè)弱點(diǎn)，那就是，沒有圖案適用于所有的環(huán)境。但現(xiàn)在，位于美國華盛頓的名為特種作戰(zhàn)應(yīng)用的軟件設(shè)計(jì)公司研發(fā)出了一套處理程序能使迷彩服像變色龍一樣，隨周圍環(huán)境的不同而發(fā)生變化。
這套軟件將由衛(wèi)星、無人駕駛飛機(jī)或者偵察團(tuán)隊(duì)拍攝下來的給定地點(diǎn)的照片整合成一個(gè)定制的、隨地域而變的圖案，這些圖案能被直接打印在該迷彩服上，這樣，這種迷彩服就變成了能隨周圍環(huán)境而變的“變色龍”，因?yàn)檫@些圖案由不同焦距拍攝的照片組成，圖案也抑制了深度感，因此，大腦更難將迷彩服的表面處理成單個(gè)物體。
一旦進(jìn)入敵人的勢(shì)力范圍，這種迷彩服能使士兵像蜥蜴一樣變色隱藏。如果士兵靠在大理石墻上，迷彩服就會(huì)變成大理石顏色；如果士兵躺在黑色柏油路面上，迷彩服也會(huì)隨之變色。另外，據(jù)國外媒體報(bào)道，如果士兵受傷，這種高科技迷彩服還能像救護(hù)人員一樣，在合適的位置向傷口加壓止血。不過，目前，這種“變色龍”式的迷彩服僅僅局限于特種作戰(zhàn)部門使用，而且，其壽命也很短暫。
特種作戰(zhàn)應(yīng)用公司最近為一種包含有一個(gè)乙烯基襯底、一個(gè)靈活的能夠隨著給定環(huán)境的不同而調(diào)整的圖案顯示器以及能修改士兵熱特征的熱電板的一套“自適應(yīng)”材料申請(qǐng)了專利。
B2隱形轟炸機(jī)的繼任者“騙術(shù)”更高
B2“幽靈”是目前世界上唯一的隱形戰(zhàn)略轟炸機(jī)，由美國麻省理工學(xué)院和諾斯洛普—格魯曼公司在1980年代一起為美國空軍研制生產(chǎn)。1997年，首批6架B2轟炸機(jī)正式服役，而至今一共只生產(chǎn)了21架。
截止到今年，美國空軍艦隊(duì)擁有的19架B2隱形轟炸機(jī)大都15歲高齡了。與此同時(shí)，這些轟炸機(jī)面對(duì)的綜合防御系統(tǒng)也變得日益復(fù)雜，比如，目前已經(jīng)非常普遍的多基地雷達(dá)系統(tǒng)就非常靈敏，能夠探測(cè)到某些隱形轟炸機(jī)。為了超越這樣的防御系統(tǒng)，美國空軍已經(jīng)撥出37億美元的預(yù)算，希望在未來5年能研制出可能于2020年退役的B2隱形轟炸機(jī)的繼任者。盡管新轟炸機(jī)的具體設(shè)計(jì)是軍事機(jī)密，但是，我們或許可以通過各種渠道獲得些許“蛛絲馬跡”。
B2隱形轟炸機(jī)的制造商美國諾斯羅普—格魯曼公司的專利和承包計(jì)劃表明，新的隱形轟炸機(jī)將比B2更狹窄，但是會(huì)保持我們熟悉的飛翼式飛機(jī)的設(shè)計(jì)模式，這種模式會(huì)通過讓飛機(jī)的邊線達(dá)到最小從而減少雷達(dá)反射。工程師們已經(jīng)測(cè)試了多種新類型的能被定制到不同防御系統(tǒng)上的雷達(dá)吸波涂層。
絕大多數(shù)隱形涂層都包含有一種雷達(dá)吸波材料，它們一般是懸浮在涂料內(nèi)的某種形式的鐵。但是，這樣會(huì)導(dǎo)致涂層很重，從而降低燃料效率；也需要不斷對(duì)表面進(jìn)行重新涂層；另外，它們也無法吸收所有的雷達(dá)頻率。
1999年創(chuàng)建于美國加州硅谷圣荷西的圣諾網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司是一家粒子科學(xué)公司，現(xiàn)在，該公司已經(jīng)研制出了一種更輕便且更耐用的涂層，其使用名為空心微珠的中空的陶瓷球制成。因?yàn)檫@種陶瓷球能完全蓋住吸收不同波長雷達(dá)的碳、銀或其他材料，因此，這種涂層能被定制到具有欺騙性的特定雷達(dá)系統(tǒng)上。
B2隱形戰(zhàn)斗機(jī)擁有吸入空氣的通風(fēng)孔，通風(fēng)孔的硬邊線會(huì)反射雷達(dá)，在諾斯羅普—格魯曼公司申請(qǐng)了專利的一項(xiàng)設(shè)計(jì)中，新轟炸機(jī)將擁有四個(gè)小的通風(fēng)孔而不是兩個(gè)大的通風(fēng)孔。通風(fēng)孔更小會(huì)使機(jī)翼埋藏更深，從而減少雷達(dá)回波的可能性。
為了讓雷達(dá)防御系統(tǒng)“找不到北”，新轟炸機(jī)將可能攜帶有美國大型國防合約商雷神公司制造的微型空射誘餌。經(jīng)過改裝的無人駕駛飛機(jī)也會(huì)使用雷達(dá)反射器制造出與轟炸機(jī)類似的特征從而轉(zhuǎn)移實(shí)際轟炸機(jī)的注意。這種“誘餌”會(huì)朝著事先編好的方向前進(jìn)575公里并可能攜帶有能進(jìn)一步迷惑空中防御系統(tǒng)的雷達(dá)干擾發(fā)射機(jī)。
在諾斯羅普—格魯曼公司的一個(gè)設(shè)計(jì)中，工程師們將一個(gè)鴨翼放在飛機(jī)的“鼻子”上，當(dāng)飛機(jī)起飛和飛行時(shí)，鴨翼會(huì)為飛機(jī)提供額外的推力，使更小的轟炸機(jī)能攜帶更重的武器裝備。
新一代轟炸機(jī)將很可能只擁有一個(gè)武器艙，而現(xiàn)在的B2隱形轟炸機(jī)則擁有兩個(gè)武器艙。新一代轟炸機(jī)仍能攜帶傳統(tǒng)的由全球定位系統(tǒng)（GPS）提供導(dǎo)航的“聯(lián)合制導(dǎo)攻擊武器”（JDAM，一種全天候、自動(dòng)尋敵的常規(guī)炸彈）、核彈頭甚至新的3萬磅重的巨型鉆地炸彈。擁有一個(gè)武器艙也將降低制造成本，在預(yù)算越來越緊縮的情況下，這也是轟炸機(jī)的設(shè)計(jì)師們需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)問題。
下一代潛艇能躲避雷達(dá)和聲吶系統(tǒng)
防御系統(tǒng)能利用兩種方法探測(cè)到潛艇，一種是聲吶，其利用潛艇反彈回的聲波進(jìn)行探測(cè)；另外一種是雷達(dá)，其能發(fā)現(xiàn)在海面或海面下的微弱擾流以揪出隱藏在深海的潛艇?，F(xiàn)在，科學(xué)家們正在研究全新的聲學(xué)隱形衣和液體隱形衣，以便讓潛艇躲過聲吶和雷達(dá)的探測(cè)，讓聲吶和雷達(dá)無用武之地。
聲學(xué)隱形衣將利用超材料，這是一種工程化的復(fù)合材料，科學(xué)家們通過工程學(xué)的方法讓其展示出磁性或者光折射等自然屬性，以便讓聲波在接觸到潛艇外殼時(shí)發(fā)生彎曲（折射），從而躲避聲吶的探測(cè)。液體隱形衣將能改變潛艇周圍的水流，隱藏任何尾流或紊流，以此消除雷達(dá)帶來的威脅。從理論上而言，這兩種材料都能夠制成“隱形衣”，套在一個(gè)目前正在服役的攻擊潛艇上，讓其隱形。美國海軍研究辦公室拒絕對(duì)隱形衣項(xiàng)目發(fā)表任何評(píng)論，但是，目前可以確定的是已經(jīng)有其他一些軍種正在從事該領(lǐng)域的研發(fā)工作，比如2009年，美國海軍就已啟動(dòng)的“超材料的對(duì)策與防御”項(xiàng)目。
美國杜克大學(xué)超材料中心的助理教授亞羅斯拉夫·烏爾朱莫夫表示，研制出一種兼具聲學(xué)隱形和液體隱形系統(tǒng)的復(fù)合材料是可行的，但是，其不會(huì)很快被研制出來。烏爾朱莫夫推測(cè)，未來，當(dāng)這種材料出現(xiàn)的時(shí)候，最終的產(chǎn)品形態(tài)將是一種具有良好透水性的網(wǎng)眼狀材料。
液體隱形衣將包含有數(shù)百個(gè)與水上摩托的結(jié)構(gòu)相類似的小型噴水裝置。這些噴水裝置會(huì)加速讓水流入隱形衣的孔隙中，并讓水流在流出隱形衣時(shí)的速度減緩。流入流出前后，水流速度不發(fā)生變化，水流會(huì)無縫地閉合在潛艇四周，完全不產(chǎn)生水流的擾動(dòng)。
在深海航行的潛艇仍然會(huì)暴露自身的位置。物體在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)在海水表面產(chǎn)生突起的隆起，被稱為“伯努利水丘”，即使?jié)撏г谒?000英尺航行，依然可以探測(cè)到這種“水丘”。而水面艦艇、潛艇在航行時(shí)都會(huì)產(chǎn)生V形尾流，這一現(xiàn)象被稱為“開爾文尾流”，該尾流同樣能在海水表面探測(cè)到。液體隱形衣能消除“伯努利水丘”和“開爾文尾流”。
科學(xué)家可以通過將不同密度的材料結(jié)合在一起制造出超材料，從而達(dá)到讓物體周圍的聲波彎曲的目的。當(dāng)聲波接觸到超材料時(shí)，其傳播速度會(huì)加快，當(dāng)離開超材料時(shí)，速度會(huì)變慢，整個(gè)過程中，聲波不會(huì)出現(xiàn)失真的情況。到目前為止，科學(xué)家已經(jīng)對(duì)椎體和圓柱體等簡單形狀的物體進(jìn)行了隱形試驗(yàn)。但烏爾朱莫夫介紹表示，形狀更復(fù)雜的物體也同樣能被隱形。
未來的坦克能對(duì)熱探測(cè)隱形
坦克白天很容易被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儠?huì)產(chǎn)生很多熱；夜晚，它們也很容易被發(fā)現(xiàn)，至少對(duì)于那些配備了紅外線成像設(shè)備的探測(cè)器來說，發(fā)現(xiàn)坦克是小菜一碟。海灣戰(zhàn)爭中美軍的M1A1艾布拉姆斯坦克就曾利用熱成像儀發(fā)現(xiàn)了躲藏在沙丘后面的伊拉克坦克。那么，有沒有辦法逃避熱成像儀的搜索呢？答案是肯定的，去年8月份，軍火巨頭英國航空航天公司發(fā)布了其新的專門針對(duì)紅外線熱輻射探測(cè)器的隱形技術(shù)——紅外隱形裝甲，其能讓車輛模擬周圍的溫度，利用該技術(shù)制成的隱形斗篷或許可以遮掩坦克發(fā)出的紅外線信號(hào)，令它們?cè)谝归g“遁形”。
這種高科技偽裝器材由六邊形金屬板組成，金屬板的溫度能夠快速變化。一輛小型坦克大概需要1000塊這種六邊形金屬板，每塊邊長14厘米。
紅外線傳感器會(huì)探測(cè)坦克周邊環(huán)境反射的熱的模式，并且，就像一個(gè)處理器引導(dǎo)計(jì)算機(jī)顯示屏上的像素組成一幅圖像一樣，紅外線傳感器會(huì)調(diào)整六邊形金屬板的溫度，使其集體形成一個(gè)能與周圍環(huán)境匹配的熱特征。比如，使得坦克看起來像一頭?；蛞惠v汽車等。這樣，在紅外線內(nèi)，坦克顯然就沒入了背景中，“隱形了”，英國航空航天公司表示，這套系統(tǒng)將在兩年之內(nèi)做好戰(zhàn)斗準(zhǔn)備。
對(duì)于這套紅外隱形裝甲來說，引擎尾氣可能過熱而無法完全隱形，但是，坦克制造商們從制造隱形飛機(jī)借鑒技術(shù)，能將產(chǎn)生尾氣帶的寬寬的通風(fēng)孔和扁平的通風(fēng)孔整合在一起，以便更快速地讓尾氣同冷空氣混合。新的通風(fēng)孔可以低到地面，這樣，尾氣將被周圍植被的熱特征所隱藏。而且，海軍也在戰(zhàn)斗車輛上測(cè)試了混合動(dòng)力引擎。在坦克中配備一個(gè)安靜的電動(dòng)引擎可能更適合坦克完成隱形戰(zhàn)斗任務(wù)。
下一代監(jiān)測(cè)機(jī)器人能分析周圍的環(huán)境
對(duì)于獲取有用的情報(bào)來說，由人執(zhí)行的監(jiān)測(cè)任務(wù)非常關(guān)鍵，但是，將人派往敏感地區(qū)常常會(huì)讓其身處險(xiǎn)境。科學(xué)家們正在研制能夠完成此項(xiàng)工作的機(jī)器人。去年春天，美國洛克希德馬丁公司的先進(jìn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室展示了一種這樣的機(jī)器人原型，其能夠借助傳感器完成模擬周圍環(huán)境、探測(cè)潛在風(fēng)險(xiǎn)、估算視距并尋找良好藏匿地點(diǎn)的任務(wù)。
下一代監(jiān)測(cè)機(jī)器人或許能將與原型機(jī)器人上的傳感器類似的傳感器同更加強(qiáng)大的人工智能以及能夠隱形的軀體結(jié)合在一起。這樣的一款設(shè)備可能是由以色列理工學(xué)院的生物機(jī)器人學(xué)和生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們所研制出來的一種蛇形機(jī)器人。這種機(jī)器人能夠潛入污水管，在地板下爬行，或者盤成一圈并垂直站立以獲得更好的視野。它甚至能夠脫落一段軀體，降低爬行噪音或者在刺殺任務(wù)中引爆彈頭。
這種六英尺長的蛇形機(jī)器人由被柔性接頭連接在一起的聚合物片段所組成，其由電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)。移動(dòng)控制主要依靠軟件來進(jìn)行，軟件也能決定每種情況下的最佳移動(dòng)方式，如蠕動(dòng)、旋轉(zhuǎn)以及曲折行進(jìn)。側(cè)面環(huán)繞運(yùn)動(dòng)的速度更快但是需要好的牽引力。通過讓身體像波浪起伏那樣緩慢地向前移動(dòng)，能夠在受限制的空間工作，在一個(gè)平坦的表面滾動(dòng)前進(jìn)可能最容易。這種蛇形機(jī)器人也能夠向上爬樓梯以及翻越其他的垂直障礙物。
這種蛇形機(jī)器人的激光雷達(dá)相機(jī)能360度掃描周圍環(huán)境來確定其到每個(gè)反射面的距離，形成一個(gè)“點(diǎn)群”讀數(shù)。軟件將這些點(diǎn)連接起來并將其轉(zhuǎn)變成周圍環(huán)境的三維模型。蛇形機(jī)器人能夠借助這個(gè)模型判定一個(gè)威脅的視線范圍，繞過危險(xiǎn)區(qū)域，尋找并爬向藏匿點(diǎn)。
一組由四個(gè)定向麥克風(fēng)組成的設(shè)備能讓這種機(jī)器人探測(cè)到接近的人。通過對(duì)比聲音抵達(dá)每個(gè)麥克風(fēng)的時(shí)間，蛇形機(jī)器人能計(jì)算出危險(xiǎn)所處的位置、方向和速度，并使用這些數(shù)據(jù)來確定它是否需要隱形。（劉霞）
