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仿生武器或颠覆未来战争?

发布时间:2016-10-27 09:44 来源:北京日报 

赵芳 远洋

新闻背景

蝙蝠用超声“雷达”能探测到水面下的鱼类,蜜蜂能在空中长久停留而不受气流影响,猫能在黑暗中看清各种物体,海豚蒙着眼也能“看”到3公里远处的鱼……地球上与人类一起生活的各种动物,经过亿万年的进化,每一种动物都有其生存的“绝技”。人类一直在模仿,但离超越还差得很远。

近日有媒体报道,俄罗斯正在研制“山猫”仿生机器人,并计划在2019年上半年进行试验。军事仿生学是仿生学的一个重要分支,已经有几千年的历史。它是模仿生物系统的原理和特异功能来创造武器装备、发展战术技术、提高自动化指挥和后勤保障能力等的科学。在目前的仿生学研究中,用于军事技术方面的占了重要地位,如果这些仿生武器投入实战,或将颠覆未来战争。

蝙蝠“雷达”很灵敏

生物的感受器不仅有高度的灵敏性、抗干扰性和可靠性,而且它小巧玲珑,耗能也少。例如,一种叫小褐蝠的蝙蝠,能用自己的超声“雷达”发现0.18毫米细的铁丝,但它的探测器官只有0.05克重,发射功率仅百万分之一瓦。蝙蝠能非常准确地把食物——昆虫和障碍区分开,还能同时探测几个目标的形貌和位置。

即使噪声比自己发出的信号强两千倍,蝙蝠也能检测到自身“雷达”的反射信号。这种抗干扰能力是现代雷达所不及的。特别是热带水域的食鱼蝠,用超声“雷达”能探测到水面下的鱼类。要知道,此时它在空中接收到的鱼体反射信号强度,仅为原来信号的一百五十万分之一。因而,蝙蝠引起了研制雷达和发现潜水艇仪器的军事技术人员的关注。军事专家希望:模仿蝙蝠耳制造出更灵敏的雷达和雷达抗干扰装置。

海豚“声眼”探测远

海豚是一种海洋哺乳动物,它也用超声波发现和识别目标。假如我们把几只海豚放在交混回响的混水池中,再放几条鱼在水里,就会看到:虽然池水混浊不堪,能见度很差,但海豚们却纷纷向鱼扑去。每只海豚都能排除交混回响声音的干扰,借助自己的“声呐”,迅速而准确地探测到许多物体的位置以及复杂的空间运动图景。

实验表明,海豚不仅能区别鱼的大小和性质,还能分辨形状不同的物体,如球状和锥状等,甚至辨别出同样形状和大小,但材料不同的物体。即使用橡皮吸盘蒙住海豚的双眼,它们的分辨能力也丝毫不受影响。原来,海豚的“声呐”系统有类似眼的作用,所以被称为“声眼”。海豚的这种“眼”能“看”到3公里远处的鱼,比现代超声探鱼仪的探测距离还远。因此,对海豚的研究受到海军部门的重视。

鱼眼改善潜水仪器

热带水域的射水鱼有这样的本领:在水里发现空中目标后,精准确定身体的位置和姿势,并实现光线折射畸变的复杂校正,从嘴里喷射出一串水滴,将四五米远的几毫米大小的飞虫一下子击落于水面吞食之。如果你吸着香烟站在这种鱼缸旁,香烟往往能被它击灭。研究和模拟这些动物眼的特点,有助于改善潜水员和舰艇上用的一些仪器装备。

海豚的眼睛也是很奇特的,在水里和在空气中具有相同的视敏度(视觉的敏锐程度)。它在水里就能发现水面上空四五米高的小物体,并能像优秀的跳高运动员一样,准确地选择起跳点,衡量跳力,一举跃出水面攫取之。

蛙眼鸽眼定位目标

动物感觉器官的研究和模拟,是仿生学的一个重要领域。例如,青蛙的眼睛对天上的小飞虫非常敏感,当小虫在它头上飞动时,就会盯住不放。于是,人们模仿蛙眼的结构原理制成了“电子蛙眼”,已被用来预防飞机碰撞和跟踪人造地球卫星。同样,也可据此设计出迅速辨识导弹的系统,以缩短弹道计算的时间,也可以研制一种电子系统,使武器的火力集中于目标。

鸽子的眼睛具有发现定向运动目标的性质,根据这一启示,可设计一种无线电定位系统,以发现向指定方向(如向空军机场)飞行的飞机。甲虫的复眼是特别的“速度计”,根据运动目标在各个小眼中先后出现的时间,甲虫便知道了目标的速度。据此制造的飞机地速计(测量飞机着陆时相对地面飞行速度的仪器)正在试用。这是在飞机前部安上两个成一定角度的光电接收器,它们依次接收位于飞机航线上同一地面目标的光信号,根据高度和时间差,便能计算出飞机对地面的速度。同样也可用来测量导弹进攻目标的速度。

鸟类给导航带来启示

动物界有不少杰出的“导航能手”,如鸟、鱼、鲸和海龟等。它们在空中飞行或海上航行几千乃至万余公里也不会迷航,这对人类研制导航仪提供了不少宝贵的启示。

作为仿生学第一批成果,模仿蚊、蝇等楫翅的振动陀螺仪,已用于超音速飞机和导弹。这种导航仪没有普通陀螺仪的高速转子,因而几乎没有摩擦,显得灵敏而稳定。模仿蜜蜂复眼的偏光罗盘也已用于航海和航空,即使阴天它也能根据太阳定出方位。

贝壳流线型减高坦克

近来,坦克设计师们提出了一种新奇的设计:以双壳贝壳作样板,设计出来的坦克炮塔具有很好的流线型。坦克车内的武器装备是按软体动物的消化器官排列的,因此达到了很紧密的程度。

像软体动物吃食物那样,弹药从弹药盒进入炮塔,然后沿着类似食道的送弹槽,弹药被送到炮的后身。尾部类似软体动物的胃,周围的药室类似消化腺,收集和排出射击时形成的火药气。在类似贝壳的顶盖下,有两个供坦克乘员半躺的座椅。这无疑解决了现代坦克制造中很重要的问题,即减小坦克的高度方面取得了显著的效果。为了提高坦克的通行能力,有人还模仿某些虫子一屈一伸的运动方式,提出了一种轻型坦克行走部分的设计。

海洋动物助力舰艇提速

在造船、航海和海军活动方面,游弋于辽阔海洋中的许多“游泳能手”,可以给我们提供一些启示。例如,海豚的游泳速度很快,每小时可达70公里。它不仅有很好的流线型体型,而且其皮肤还有特殊的构造。有一种核潜艇的原型艇,其比例和轮廓都类似海豚的体型,因而获得了较快的速度。试验表明,如果用橡胶和硅树脂液体制成一种“人造海豚皮”,将其包束在小型船只和鱼雷的外壳上,在水中的阻力便大大降低。

除海豚外,其它鲸类和某些鱼类的游泳速度也很快。现在已制造出水下部分类似鲸体型的一种轮船,它受到的水阻力可减小20%左右。还有人仿照鱼身上的黏液制造了几种液体,倘若涂在船上阻力就随之下降。此外,鱼在运动时会产生一种特殊的弯曲波,借以提高游泳速度,一旦揭示了其中的奥秘,人们就可据此仿造出高速舰艇。

黄蜂无人机难以被发现

想象你置身于一场战争,而敌人在策划下一次袭击,你会多么希望自己是敌人墙上的一只苍蝇或黄蜂,偷偷听敌人在如何排兵布阵,最好还能够录下敌人的声音,传输图像资料,甚至能够对敌人发射微小武器。

如今,这种007式的神话正变为现实。目前,美军的工程师正努力改进设计,使无人机变得更加微小,它甚至可以像黄蜂一样小,能够飞入各种大楼里,而不易被人发现。这些微小飞行器一旦抵达目的地,就可以拍照、录音录像,甚至发起袭击。

狗狗嗅觉探测炸弹

美国国防部已开展一项新的研究,模仿狗的灵敏嗅觉来制造一种能够分辨多种化合物的人造嗅觉探测器。这项研究如果成功,将大大提高美军在战区探测化学武器的能力。虽然美军已有多种技术可以探测到生物和化学武器,但是迄今为止,任何人造的探测仪远没有比狗的灵敏嗅觉更加有效。

蜘蛛丝防弹强度超高

生物学家研究发现,蜘蛛丝的强度相当于同等体积钢丝的5倍。受此启示,英国一家技术公司试制成犹如蜘蛛丝一样的高强纤维。利用纺织技术把这种纤维加以编织或者做成复合材料,可用来做防弹衣、防弹车、坦克装甲车等结构材料。这样既减轻其重量,又提高其性能。据报道,美国能源部的实验室还找到了一种从完整的蜘蛛丝上获取各种弹性成分的途径,可用于开发防弹背心、人工腱等多种弹性材料。

据报道,美国麻省理工学院的研究人员发现,牡蛎壳也具有抵御多重撞击的技能,有望据此研发“装甲”,成为新型的防弹材料。

 

【责任编辑:朱宏利】
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