单兵武器,顾名思义就是单纯步兵就能使用的武器,这里的使用包含运载、瞄准、开火三个方面。单兵武器必须在重量、体积、后坐力方面可以由一名或多名士兵承受。
研发背景
在最新一期的《HOW IT WORKS》中,最热门的话题就是“超级战士:高科技正如何影响并改变未来战争。”
据国外媒体报道,世界各国科学家利用各种高科技装备,打造出未来“超级战士”。在未来战争中,超级战士们将头戴虚拟现实的头盔式显示器,身着带有自动修复功能的盔甲和智能贴身服,并且装备能追踪目标自动改变弹道的弹药武器,以及可被用来远程开辟战场的微型无人机。
纵观人类历史,战争一直是推动科学跃进的强大动力之一。无论是大到太空旅行,还是小到超级胶水,强力胶带和微波炉的研发,它们的起源都与战争和军事密不可分。如今,军事领域的大量发明,不仅仅着眼于完成任务,更侧重于如何神速完成任务,并让士兵们毫发无损地从战场中归来。
战争虚拟
借助如Oculus Rift之类的头盔显示器(HMD)或虚拟现实眼镜,战士们只要转动头部和身体,就可获取不同的现实360度3D环境视图,然后研究制定战斗方案,例如如何在敌人火力下第一时间援救受伤战友。
一名美国士兵正使用步兵训练系统。该系统为使用者提供了一个身临其境的战场模拟环境。
举个例子,虽然空军训练早有运用到战场模拟,但是今天的战士们将在虚拟现实战场中考核战斗技能。借助如Oculus Rift之类的头盔显示器(HMD)或虚拟现实眼镜,战士们只需转动头部和身体,就可通过头戴式装备内置的跟踪系统,获取不同的现实360度3D环境视图,然后研究制定战斗方案,例如如何在敌方火力下第一时间援救受伤战友。
一些战场模拟计划甚至更为真实。在波兰军队的综合反馈训练中,一旦战士被“击中”,就会感到一阵微弱的电击。作为该模拟理念的忠实粉丝,美国国防部要求每位战士都有一个虚拟化身,以反馈检验单兵作战技能中的优缺点。
外骨骼系统
由美国洛克希德-马丁公司旗下伯克利仿生公司研发的人类负重动力外骨骼HULC,配备锂离子电池,可持续提供72小时工作电量。配备HULC的战士可轻松背负91公斤重物品,这些重量被均匀地分散到从臀部到腿部的外骨骼上。
早期军用外骨骼系统非常失败,因为穿戴者常常用力过猛,无法操控自如地控制行动。
在科幻小说中,常常能看到战士们身着形态各异的外骨骼系统,未来这些装备将成为现实。
“EXOSKELETON”一词起源于希腊语,意指“外层骨骼”。仿效昆虫坚硬外壳研制的新型外骨骼系统为液压结构,可令穿戴者瞬间变得高大威猛,四肢活动范围更广,毫不费力就可大步流星且举重若轻。
早在20世纪60年代,美军就开始着手试验外骨骼系统性能,例如,美国通用公司研制的名为“哈迪曼”单兵可佩戴装备,就可以令士兵力量增大25倍。借助外骨骼系统,战士们可以像举0.5公斤物品似的,轻松举起11公斤货物,并接收力反馈——类似于游戏遥杆——这样战士就会对物体阻力有个大致概念。
这些试验项目最终都以失败告终,因为早期的外骨骼系统常令穿戴者动作过猛,难以进行轻柔动作。如今,许多外骨骼系统都被广泛用于心脏医学领域,例如,由“雷神-萨科斯”公司为美国陆军研发的XOS和XOS二代、法国RB3D公司研制的“大力神”可穿戴式外骨骼,以及美国洛克希德-马丁公司研发的人类负重动力外骨骼HULC,最初目标都是军事用途。
美军单兵配备的物品种类繁多,有标准化武器、弹药军火、水和干粮、急救包和救生工具、卫星电话和GPS、头盔和盔甲,随着装备的不断增加,其重量也不断增加,战斗指挥官的忧虑也日益增长,因为士兵拖着重达36到45公斤的装配四处奔走的后果的确非常糟糕,有时甚至是致命的。
由美国洛克希德-马丁公司旗下伯克利仿生公司研发的军用动力外骨骼HULC,很好地解决了这个问题。HULC配备锂聚合物电池,一次充满电后,穿戴它的战士可轻松背负91公斤重物持续跑一个小时,这些重量被均匀地分散到从臀部到腿部的外骨骼上。军事研究专家简斯汀-布隆克解释说:“将单兵装备重量分散到军用外骨骼上的优势显而易见,它可以提高战士的战斗耐力和效率。假设一个人背着40公斤的重物巡逻数小时,一旦全身着火要匍匐前进,他将无法再重新爬起来!”
相比早期研发的外骨骼,HULC的灵活性非常强,其钛金属框架中分布有大量传感器,这些传感器与外骨骼中搭载的微电脑相连,会自动侦测穿戴者的行动意图,然后驱动液压组件做出相应动作。但是,由于HULC自身未提供任何装甲保护,因此这种装甲服对步兵而言并不实用。
布隆克认为,目前HULC军用外骨骼的最根本问题仍是电池能量问题。配有装甲保护的负重外骨骼,如果要胜任军事任务的话,它至少需要持续工作10小时。然而,一旦HULC的电量用尽,那么它不但不是帮手,反倒是累赘。洛克希德公司目前正计划不断改进HULC系统,如为其配备电化固体氧化物燃料电池,以保证穿戴者能以16公里/小时的速度前进,负重持续行进时间长达72小时。
智能贴身服
美国国防部高级研究计划局目前正在测试“网络勇士”项目,研制一件柔软舒适、轻量级的贴身配件,它运用电脑控制面料,可帮助士兵减少损伤和疲劳。士兵将这件贴身服穿在军装里,可以用来保护腿部和关节,所需电量仅为100瓦。
军事科学专家布隆克认为:“如果改变某种物体的结构到纳米级,就可以研制出更多高抗击性能的材料,因为纳米级材料无懈可击。你可以设计一种格子结构,而不必铸烧它。”
美国国防部高级研究计划局目前正在测试新型士兵服装“网络勇士”项目,研制一件柔软舒适、轻量级的贴身配件,可帮助士兵减少损伤和疲劳。士兵将这件贴身服穿在军装里,可以用来保护腿部和关节,所需电量仅为100瓦。
“网络勇士”项目旨在打造一件柔软的、轻量级的贴身服,运用电脑控制的面料和电线,提供常规外科支撑以及腿部的电动机器系统,帮助士兵减少肌肉和肌腱的损伤和疲劳,提高能力来有效地执行他们的任务。这套配件可以保护易受伤的区域,在较宽范围的活动中(散步、跑步、跳跃、爬等)促进高效和安全的运动。
布隆克认为:“显然,目前的一个大趋势就是,随着训练强度不断增加且军队规模不断变小,我们将尽可能不断为士兵提供更多更全面的保护。在我看来,整体的单兵装备不会出现太多变化,因为装甲服的升级有赖于我们对威胁的预期估量。我们要平衡面临的威胁和所需的保护,与作战时自如行动的需求,因此,士兵们需要的单兵装配往往仍然是防弹衣、头盔,以及多种高级夜视仪。”
液体盔甲
科学家们通过改进步兵的盔甲性能,可为其提供更强有力的保护。例如,最新研制的液体盔甲,可以在保留其柔韧性的前提下,强化盔甲的抗击性能,如防止高速抛射物刺穿盔甲。波兰科学家研发出一种盔甲系统,通过在盔甲表面涂上“魔法液体”,硬化后可强化盔甲的抗击性能。这种神奇的液体被称为剪切增稠液体,可在任何温度下硬化。
军事科学专家布隆克称:“如果改变某种物体的结构到纳米级,就可以研制出更多高抗击性能的材料,因为纳米级材料无懈可击。你可以设计一种纳米格子结构,而不是铸烧它。比方说,你可以打造一种纳米级碳纤维陶瓷,它拥有完美的格子结构,材料的整体结合非常致密,相比传统方法制作的陶瓷更结实坚固。”
追踪子弹
录像显示,子弹在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,这是首个自导式小口径子弹。
录像显示,子弹在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,这是首个自导式小口径子弹。
今年早些时候,美军成功试验出一种50口径的狙击步枪子弹,命名为“超精准武器”,它可以改变方向追踪目标,这是首个自导式小口径子弹。两段录像显示,尽管试验者故意射偏目标,这种子弹仍会在半空中改变方向,追踪目标运动。美国国防部高级研究计划局表示,对军事狙击手来说,在不利环境下狙击移动目标,如在阿富汗的大风和沙尘气象环境里,使用这种子弹可以大大提高狙击效率与精准度。
通常情况下,狙击手是两个一组执行任务的,一个进行瞄准狙击,一个协助观测目标并保护搭档安全。受很多环境因素影响,如风、雨以及湿度,狙击手发射的子弹飞行弹道会发生偏差。此外,在远距离运行过程中,子弹还受到重力影响。利用“超精准武器”系统,狙击手可以调整子弹在半空中的飞行方向,即使目标发生位移,或者子弹受风速影响产生偏向,仍能成功命中目标。
能量传感器
英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵可通过智能手机应用软件对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”的增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。
英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵可通过智能手机应用软件对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”的增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。
布隆克坚信,大量新型传感器才是标准化步兵部队装备的焦点。他解释说:“打个比方,我们看到过许多测试,其中有热红外视觉辅助系统以及夜视仪。士兵在行动中常用的是标准的绿色捕食者式夜视仪,但是真正在夜里用到的还是热感夜视仪。很显然,在军事行动中士兵需要多种设备。因此,集成有双筒目镜和单筒目镜的头盔,可以提高行动效率。士兵只需携带一个电池组就可以在两种设备中切换。”
现有技术中的这些设备集成看起来没有什么了不起,事实上,它们有助于减轻单兵装备重量,方便士兵在多种设备中迅速挑选出所需仪器。布隆克举例说:“作战负重背心不需要多少电量,却能将士兵的负重均匀地散布在从肩膀到臀部区域中。我们需要考虑的是如何集成这些设备,令整个装备包更轻却更有效。”
英国BAE系统公司研制出一种名为“Spine”装备套,其中包括一件背心。Spine由是所谓的电子纺织物制成的,可实现军用设备的无线充电。士兵通过智能手机应用软件,可对设备电量进行监测。该装备套中还包括“Q-Warrior”增强型现实头盔显示器,以及可用来为穿戴设备进行无线充电的汽车座椅。
BAE公司还研发了一种感应座椅充电器,它可以自动将汽车的电能输入背心中。这意味着,Spine永远不会断电,可在士兵穿越战场时进行充电,并且所有电量使用情况都可通过智能手机应用软件予以监测。此外,Spine及智能手机还集成了Q-Warrior透明的增强型现实头盔显示器,可以显示有用信息,如GPS位置、温度和其它数据。
BAE公司与智能纺织设计公司表示,这项技术被指定用于军事领域——符合国防部制定标准,此外还将被用于消防和救援服务以及公共安全部门。
无人机
随着专业化部队规模的缩小以及科技的不断进步,士兵需要更多地依赖机器支援。布隆克解释说:“未来我们将看到越来越多的微型无人机,如‘弹簧刀’微型无人机。这些无人机将成为士兵背包中的一种常规装备,它类似于电视信号,发射出去后,还可以将战场情况传回。士兵可以从掩护处发射微型无人机,扔出去后它就会四处飞行。一旦发现正在朝己方射击的敌人,带有手榴弹大小弹头的微型无人机就会冲向敌人。在战争中,这种智能无人机技术具有很大的杀伤力。
布隆克表示:“在陆地环境下,我们可以看到,士兵往往需要借助联网技术,如通过网络申请直升机支援,或者借助快速喷气飞机或汽车以增强环境感知力和有效性。但是,由于网络技术容易被骇客入侵,或者发生网络阻塞,依赖联网的电子设备也不完全可靠。所以,微型无人机将成为士兵战场中的安全得力助手。”
发展趋势
系统化
(单兵系统武器):即将士兵身上的武器形成一个系统,能与士兵融为一体,加入电子化设备为士兵导航、自动控制、自动适应士兵使用习惯等等。
简单化
:即令武器结构尽量简单,可减少故障率,使用、维修也方便。
电子化
:运用电子化令武器更加自动。
机械化
:有的军队认为电子化的故障率高,而且遇到EMP(电磁脉冲炸弹)后电子设备会完全毁坏,所以依然希望将武器尽量机械化,完全使用机械传动,不加入任何电子设备。
非接触
:希望我方士兵的武器能尽可能远程攻击敌方,以减少我方伤亡。
近距离
:主要针对巷战等近距离作战,武器需要灵巧、精确。
实战检验
俄罗斯在车臣战争中用激光高能武器击毙一名武装匪徒,解救出被劫持的绑有手榴弹的女记者,开激光武器实战使用之先河。局限性:强大的高能武器需要足够多的燃料或者电力供应,而且体积庞大。
各种局部战争的形势错综复杂,只需要将拥挤的人群驱散即可,不需要对人们造成伤害。于是,非致命性的
失能武器应运而生。这种3毫米的放射束刚好是人体皮肤可以吸收的最多微波量,人被击中后会在5秒钟之内产生强烈痛感。
金属脆化剂会让各种武器装备的金属部件脆化变质而无法使用;一种“冷射线”手枪可以射出一束类似紫外线的冷光粒子束,人员遭到袭击后肌肉失控僵直而束手就擒。局限性:如果人们不能及时逃开这种武器的攻击,很有可能造成严重伤害。
信息战的主要攻击目标就是敌方的通信网络和计算机系统,干扰作战指挥、武器控制系统或直接摧毁计算机硬件等手段,导致敌方网络系统彻底瘫痪。海湾战争中美军曾用“战斧”巡航导弹试验,在导弹内部安装微波发生器,干扰、破坏伊军C3I系统。局限性:一个国家较多地依赖计算机和通讯网络,也会使他们成为信息战的潜在威胁对象。
未来预测
未来战场上将出现大批新型武器,它们集光电传感、高速处理、人工智能于一体,具有与人类相似的记忆、分析、综合能力,能适应战场环境和目标变化情况,并迅速做出反应。
未来武器是指运用新原理、新概念、新能源、新工艺、新材料,处于探索、论证、研制、试验中,尚未装备,具有新结构、新毁伤手段的一类高技术武器的统称。又称之为“新概念武器”或“探索中武器”。
未来武器研制的过程,既是以已问世武器为基础,充分有效利用已有科学技术成果的过程,又是推动、促进高新科学技术的进步与发展的过程,它将大大增加现代武器装备的高科技含量,促使众多高技术武器装备不断问世,也激励了众多科学家和兵器研究工作者奋力拼搏,致力于探索和研制富有潜力、具有高威力和高技术含量、突破传统概念的新概念武器一未来武器。未来武器将逐渐成为武器家族中富有发展潜力的新力军。
未来武器是处于探索中,随着现代科学技术的进步和发展而不断完善,逐步实现实用化的一类武器。也是在武器族系中不断补充、发展中的武器族系新成员。地球物理杀伤武器、放射性武器、射频武器、激光武器、次声武器、粒子束武器、信息战和心理战武器、粒子和反粒子湮没作用武器、基因武器、种族武器、心理杀伤武器
纳米武器
随着纳米技术的不断成熟,在未来战场上将出现各式各样的袖珍侦察机、战斗机等武器。作为21世纪一项关键技术,美国开发纳米技术的经费中有一半左右来自国防部系统,欧洲有关纳米技术的一项军事研究计划已在法国一个实验室开始起步。预计21世纪利用纳米技术开发的微型武器将充斥未来战场。未来,“
纳米卫星”将布满天空。这种卫星比麻雀略大,重量不足0.1千克,各种部件全部用纳米材料制造,采用最先进的微机电一体化集成技术整合,具有可重组性和再生性,成本低,质量好,可靠性强;“蚊子导弹”将具有神奇的战斗效能。利用纳米技术制造的形如蚊子的微型导弹,可以神不知鬼不觉地潜入目标内部,其威力足以炸毁敌方坦克、飞机、指挥部和弹药库等;“袖珍飞机”将无所不在。这是一种如同苍蝇般大小的袖珍飞行器,可携带各种探测设备,具有信息处理、导航和通信能力。其主要功能是秘密部署到敌方信息系统和武器系统的内部或附近,监视敌方情况;“
蚂蚁士兵”将大显神通。这是一种通过声波控制的微型机器人。这些机器人比蚂蚁还要小,但具有惊人的破坏力。它们可以通过各种途径钻进敌方武器装备中,长期潜伏下来。所有这些
纳米武器组配起来,就建成了一支独具一格的“
微型军团”。
粒子束武器
所谓
粒子束武器就是利用微观粒子构成的定向能量束来摧毁目标的武器。这主要由高能电源、粒子产生装置、加速器和电磁透镜组成。它具有快速、高能、灵活、干净和全天候的特点,可在极短时间内命中目标,适合于对付远距离调整飞行的洲际弹道导弹。但到目前为止,粒子武器的研制不论是技术成熟程度,还是研制规模都不如激光武器,但到下世纪这种武器很有可能研制成功,并成为理想的战略防御性武器。
隐形武器
隐形武器的出现是人们千百年来不懈追求的结果。正在秘密研制中的隐形武器有隐形飞机、隐形导弹、隐形舰船、隐形水雷、隐形坦克等。未来隐形武器将朝着多兵种、全方位、更隐蔽的方向发展。等离子体隐形技术是兴起的新技术,其优越性在于几乎不使武器装备作任何结构和性能上的改变,可通过等离子体层对雷达波具有特殊的吸收和
折射特性,使其反射回雷达接收机的能量很少,因而使敌方的探测系统难以侦察和发现,从而达到武器装备的隐身目的。实验表明,等离子体涂料可使飞行器表面的空气形成等离子层,用它包围诸如飞机、坦克、舰船、卫星等武器装备的表面,可使反射回雷达接收机的雷达波下降到原来的1%。另外,这种等离子层不仅可以吸收无线电波,还能吸收红外线辐射。与美国B-2A战斗轰炸机、F-117A战斗轰炸机、F-22战斗机所广泛采用的外形和材料隐形技术相比,等离子体隐形术具有很多独特的优点:吸波频带宽,吸收率高,隐形效果好,使用简便,使用时间长,价格便宜;无需改变飞机的气动外形;由于没有吸波材料和吸波涂层,可极大地降低维护费用。
天灾武器
也称为
气象武器,而所谓的气象武器就是通过人工影响天气和气候在军事上的应用,利用人工影响天气的方法,使敌对国家遭受水灾、飓风、雹灾、旱灾和地震,给对方造成极其严重的损失。在越南战争期间,美国曾在越南进行过数次人工降雨试验,造成局部地区洪水泛滥,使越南的“胡志明小道”泥泞难行,以阻止越南北方部队的和武器装备的运输,其效果要比动用轰炸机轰炸明显得多。
微波炸弹
微波炸弹是利用强波束能量杀伤目标的一种新型武器。它由高功率发射机、大型发射天线和辅助设备组成。当超高功率微波聚集成一束很窄的电磁波时,它就像一把尖刀“刺”向目标,达到毁伤目标之目的。
信息武器
高技术局部战争是整体力量的对抗。要打赢这样一场战争,不仅需要夺取制空权、制海权,而且还要争取到信息优势,将各军兵种的各类武器装备的软件硬件有机地结合起来,发挥整体优势。
C4I(指挥、控制、通信、计算机、情报、监视、侦察)系统就是“融合”作用的武器系统,它能将所有信息数据库和数据汇集起来,达到信息共享、共用、共调,大大提高指挥时效性和准确性。
太阳武器
所谓的
太阳武器就是利用太阳光来消灭敌方的武器。实际上利用太阳光作为武器,早在公元300年就使用过。传说,当时罗马舰队占领了叙拉克市,为了打败罗马军队的进攻,当时著名的科学家阿基米德发动市内所有妇女都带上一面小镜子来到码头,并用镜子把太阳光反射到距离最近的一艘军舰上,当时军舰立刻起火,这也只是传说而已,后来经科学家模拟实验证明这是不可能实现的。1994年俄罗斯卫星曾在轨道上安放了一面镜片,镜片的反射光在夜间擦过地球,这技术已经能够在4万米高空集中镜面反射光。据计算,聚焦的热源中心温度可达数千度,可以毁灭地球上的一切,这种武器也很有可能出现在下一世纪的战争中。
激光武器
激光武器是当前所谓新概念武器中理论最成熟、发展最迅速、最具实战价值的前卫武器。它以无后座、无污染、直接命中等诸多优点成为发达国家研制中的未来重点武器。激光武器将用于对付高速小型目标;同时还将广泛用于破坏敌方光学系统和摧毁红外指导系统;另外利用卫星可以有选择地用激光束击中任何人和目标,如果使辐射的频率达到必要程度,可以致人于死地。激光对抗系统,可将其安装在M━16步枪上,这种系统可以释放出一种激光束,在1公里内能把人的视网膜烧坏;还有一种被称之为佩刀━203,它实际上是一种激光手榴弹,在爆炸后可以使人暂时失明。
芯片武器
芯片是构成计算机系统的最小器件单元,是计算机系统的核心部件。芯片武器是在计算机中央处理器做手脚,使对手的指挥系统受制于人。其主要特点有:一是隐蔽性。芯片武器犹如人体心脏、军队指挥中心、但在世界武器和高技术产品贸易中,要发现这些暗藏的“组件”非常困难。战时,发现何时这些部件被启动更加困难。二是信息性。通过与芯片武器的信息沟通,窃取情报,从“
软杀伤”角度影响对手信息系统的安全和稳定,从而为实施“硬杀伤”奠定基础。三是广泛性。在未来战争中,芯片武器攻击将不只是战略系统,对战役、战术系统的攻击程度也会急剧增加。由于芯片武器可避免大规模的伤亡,为最后取得胜利创造有利条件,因而在未来战场中将得到更为广泛的应用。
基因武器
军事领域的基因工程是一种种族灭绝的武器。因为人的任何形态都反映了他的基因,因此用基因武器杀人,可以达到灭绝种族的目的。比如说,用基因武器可以只杀红褐色头发的人,也可以只杀矮个子或高个子,蓝眼睛或黑眼睛的人。据透露,一些西方国家正准备制造“种族变异病毒”,通过对具有群体遗传特点的人体细胞、组织器官和机体系统,施加目标明确的化学或生物影响,使基因密码出现差错,从而达到杀人的目的。
种族武器
20世纪70年代到80年代,分子遗传学迅猛发展,使研制基因武器成为可能。基因武器建立在对基因信息的载体——脱氧核糖核酸进行重组的基础之上,借助基因工程的方法可以实现基因分离和重组,形成复合脱氧核糖核酸,在此基础上借助微生物实现基因转移,确保获取毒害人、动物、植物的剧毒毒素,制成可改变遗传器官的生物武器。
将毒性明显的基因材料导入细菌病毒或人的病毒可以取得能在短期内使大量人员死亡的细菌武器。科学家预计到2005—2010年,基因工程将在细菌生物学领域取得更大的成果,从而揭示毒素作用机制,生产出可作为武器使用的毒品。④
研究人与人之间的天生差别和遗传差别及其细微的生物化学结构表明,研制所谓的种族武器的可能性是存在的。科学家认为,在不太遥远的将来,这种武器可能被用于杀伤被其他民族群嫌弃的某些民族群。血缘、肤色、遗传结构的差别将成为这种选择的基础。
种族武器领域的研究旨在发现某些民族群在基因方面的最薄弱点和研制出可供有效利用的专门媒介物。据美国著名医学家R.哈默施拉格估算,使用有效期不同的种族武器可以灭杀被进攻国家25%一30%的人口。请注意,在核战争中这种数量的人口损失被视为“不能接受的损失”,说明这个国家被战胜。