何昌其 趙林 曾德海

2月5日上映的科幻電影《流浪地球》創(chuàng)造了票房奇跡，開創(chuàng)了國產科幻電影的新紀元。電影中的很多科幻元素，無論是無比巨大的重聚變發(fā)動機、國際空間站，還是功能超前的超重型卡車、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，均讓人眼前一亮。這些未來科技看似遙遠，但并非完全虛構，有些技術在現(xiàn)實中已經取得了一定的進展。比如影片中救援隊員身上那套猶如機器戰(zhàn)甲一般，擁有強大戰(zhàn)斗力的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，就不僅僅只是電影道具。目前，以美、俄為代表的軍事強國均加大了在單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)方面的研發(fā)和創(chuàng)新力度，可以預計，未來將會有強力量、快速度和超負載能力的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)運用于戰(zhàn)場，對信息時代的戰(zhàn)爭產生重大影響。

電影中的“機器戰(zhàn)甲”優(yōu)勢明顯

從電影《流浪地球》中展示的外觀和展現(xiàn)的能力可以看出，救援隊隊員身上穿的這套“機器戰(zhàn)甲”，可以讓士兵活動自如、力大無比，同時可攜帶各類重裝備遂行高難度作戰(zhàn)任務。這種基于機械外骨骼的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)主要由頭盔系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、防護服及背囊系統(tǒng)、智能計算機系統(tǒng)以及導航定位與監(jiān)測系統(tǒng)組成。頭盔系統(tǒng)主要包括全透明防護罩附帶照明設備及夜視器材，用于觀察戰(zhàn)場。通信系統(tǒng)主要由單兵電臺組成，該電臺既能連接局域網也能接入互聯(lián)網。電源系統(tǒng)由氚動力電池組成，可為整套系統(tǒng)活動提供至少48小時以上的電力供應。防護服及背囊系統(tǒng)由機械外骨骼框架組成，能增強士兵的身體機能。智能計算機系統(tǒng)，由智能化微型計算機組成，分析數(shù)據(jù)輔助決策。導航定位系統(tǒng)由腕式導航定位模塊加收發(fā)天線組成，提供導航定位服務。監(jiān)測系統(tǒng)主要由各類傳感器組成，提供自檢和外部監(jiān)測功能。

該單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)緊貼實戰(zhàn)要求，可根據(jù)任務需要更換模塊，能遂行復雜條件下的多樣化軍事任務，戰(zhàn)場適用性強，優(yōu)勢明顯。一是單體力量強、續(xù)航能力久。以機械外骨骼系統(tǒng)為基礎，采用核動力電池和液壓助推器裝置，使用堅硬的石墨烯外殼，既能發(fā)揮強大的單體力量，又能擁有持久的續(xù)航能力。從電影中我們可以看到，救援隊員徒手攀爬高達數(shù)百米的垂直電梯間，抓力之強甚至能使手指嵌入金屬墻面。靠兩人就可拖動數(shù)噸重的“火石”進行長距離的徒步行軍。

二是負重載荷高、武器火力猛。該系統(tǒng)不僅可配備傳統(tǒng)單兵輕武器，還擁有背負式外掛旋轉武器支架，能攜帶一門多管加特林機槍，必要時可將其改裝為單兵導彈系統(tǒng)。單兵載重的大幅上升，可讓士兵攜帶更多的食物從而極大提升作戰(zhàn)持久度，裝備更強的重武器可極大提升火力強度，強大的機動力使其能夠穿越復雜地形并進行長時間機動。

三是信息集成度高、系統(tǒng)功能全。操作人員可在計算機的輔助下精確控制系統(tǒng)各個模塊，完成各種高難度動作，測量各類數(shù)據(jù)并進行處理，通過腕部計算機終端提供決策依據(jù)。該系統(tǒng)還能提供同聲翻譯服務，可在不同語言間進行無障礙實時語音交流，可接入各類信息網，共享數(shù)據(jù)信息。比如影片里的中學生韓朵朵可直接與空間站的劉培強進行通話。

各國加緊研發(fā)“機器戰(zhàn)甲”

人們常把科幻電影中的“黑科技”看作是未來科技發(fā)展的風向標，現(xiàn)實中單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制程度進展如何呢？其實早在2000年，以美國為首的發(fā)達國家為增強單兵作戰(zhàn)能力，就提出了外骨骼機器人的概念，也就是人體外部“人工智能”。美國防部國防高級研究計劃局（DARPA）積極推進“增強人體機能外骨骼”項目，旨在研制幫助地面部隊士兵攜帶更多武器彈藥、更好防護裝具和更多補給品的外骨骼系統(tǒng)。法國、德國等軍事強國緊隨其后，陸續(xù)啟動了多個軍用外骨骼系統(tǒng)項目，以增強士兵的負載能力和作戰(zhàn)能力，技術較為成熟的主要有以下幾種產品。

美國洛馬公司研制的ONYX機械外骨骼，基于FORTIS的第二代機械外骨骼，被美國陸軍評價為“技術成熟”，屆時將會成為第一種實用化的機械外骨骼，包含微型動力馬達、關節(jié)柔軟組件。該系統(tǒng)自重輕，下半身力量強，耗能低，續(xù)航久。配備1360g鋰電池，能讓士兵攜帶82公斤重物進行攀爬，可使士兵執(zhí)行任務過程中節(jié)省9%的體力，減輕士兵的疲勞感和沉重感，可輔助士兵在山區(qū)執(zhí)行任務；加州大學伯克利分校研制的BLEEX外骨骼系統(tǒng)，包含外架、機械腿以及驅動裝置三部分。外架用于負重，采用背包式。驅動裝置采用液壓助力，除去自身45公斤重量，還可額外負重35公斤，而使用者只感受到2公斤的重量；美國雷神公司研制的XOS-2機械外骨骼系統(tǒng)，被美國《時代》周刊雜志評選為2010年度“最具震懾力”的發(fā)明。它采用高壓液壓驅動，包含各類傳感器和控制器，號稱“鋼鐵俠戰(zhàn)衣”。這套外骨骼系統(tǒng)能使穿戴者輕松反復舉起重約90公斤的重物，可將3英寸厚度的木板輕松擊穿。

法國軍方研制的“大力神”可穿戴式外骨骼系統(tǒng)，能夠幫助士兵增強其在戰(zhàn)場上的負重能力和持續(xù)作戰(zhàn)能力?！按罅ι瘛庇蓹C械系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和背部支架系統(tǒng)組成，穿戴者可在100公斤的負重下以每小時4公里的速度持續(xù)行進約20公里；由德國一家工程研究機構于2015年研發(fā)的2Robo-Mate機械外骨骼系統(tǒng)，包含機械四肢和背部機械支撐架，可在軟件的幫助下模擬出人工的行為，將士兵負重能力提升10倍，同時還可以保護脊椎免受傷害。

我國的機械外骨骼系統(tǒng)研發(fā)起步較晚，主要分為軍用領域和民用領域。軍用領域方面，我國兵器集團202研究所于2017年研制成功的星云L70單兵外骨骼機器人，其額定背負負荷35公斤，額定搬運負荷50公斤，平均行走速度為4.5千米每小時。適用于偵察、巡邏等行動任務。目前，該產品已經進入自然環(huán)境下實裝應用階段。民用領域方面，由浙江大學團隊設計的帶有回轉馬達的可穿戴式外骨骼機器人手臂，使用了帶有關節(jié)力矩控制的一種新型的靈活的氣動人工肌肉。北京大艾機器人科技有限公司旗下的外骨骼機器人可為失去站立或行走功能的患者，提供仿人直立行走功能。

“機器戰(zhàn)甲”帶來作戰(zhàn)質的飛躍

未來單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)到底如何發(fā)展，我們也許可以從各類科幻電影中推測一二。在2014年美國科幻電影《明日邊緣》中出現(xiàn)的外骨骼機器人，能夠操作各類重武器，人類甚至可以穿著它與外星人展開近身搏斗。而《鋼鐵俠》電影中的鋼鐵戰(zhàn)衣則是單兵外骨骼裝甲的終極目標。它采用微型核聚變電池，動力源源不絕，同時采用先進的納米金屬打造，不僅機動性能好，能上天入地，又有良好的防護能力，可硬抗各類攻擊完好無損，還能隨意變化各類武器，唯一不足的是沒有護盾系統(tǒng)。

速度快、力量強、負載高、防護好、用途廣、續(xù)航久將是未來機械外骨骼技術發(fā)展的主要方向。該技術能大幅度提高士兵的適應能力，以便在高寒地區(qū)、山地叢林、沙漠戈壁等環(huán)境復雜區(qū)域執(zhí)行各類軍事任務。還可以裝備于特種部隊、邊防部隊、海軍陸戰(zhàn)隊以及一線作戰(zhàn)部隊等，能有效增強部隊的戰(zhàn)斗力。用于特種作戰(zhàn)、反恐維穩(wěn)、邊境巡邏、搶險救災等軍事任務或非戰(zhàn)爭軍事行動，可提高任務效率。目前，世界各國的軍用機械外骨骼系統(tǒng)還處在快速發(fā)展過程中，作為提高單兵作戰(zhàn)能力的外部輔助系統(tǒng)，機械外骨骼系統(tǒng)有著極大的吸引力，但在減少自身重量和電源能耗、增大裝置靈活性、降低成本等方面尚待突破。未來待技術取得突破后，基于機械外骨骼的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)將會給單兵作戰(zhàn)能力帶來質的飛躍，成為影響信息時代戰(zhàn)爭勝負的重要因素。從當前我國機械外骨骼技術發(fā)展情況看，此類技術在民用領域應用較廣，特別是在醫(yī)療、工業(yè)領域，技術較為成熟，加強軍民融合，吸收先進的民用技術，既能降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期，又能整合技術資源、提高軍事科技競爭力，以確保我國未來能夠在新軍事變革中奪得優(yōu)勢。

（摘自3月23日《光明日報》。作者分別為陸軍指揮學院副教授、碩士研究生）