参考网


创新和突破

2017-02-25 14:55:53 《现代军事》 2016年6期

2016年5月11日,美国国防高级研究计划局(DARPA)在国防部举办“演示日”活动,展示其正在资助开发的处于不同发展阶段和技术成熟度的各类先进技术和军事系统,即所谓的超前卫、高风险、高回报项目。今年“演示日”展示项目主要包括10大主题:航空、生物、反恐、赛博、地面作战、海洋、微系统、航天、频谱以及有前景的技术创意。以下是一些具体项目。

模块化假肢

由美国约翰·霍普金斯大学研制,采用肌电电压控制,不仅外形与人手臂非常相像,其在强度、灵敏性方面也与人手臂相仿,且其触觉及位置感应分辨率很高。

“战术侦察节点”(Tern)无人机

Tern无人机可垂直起降,续航时间长,具备监视和打击能力,DARPA计划在2018年进行全尺寸样机的试飞。

水下升射载荷

这种向上浮起的节点预置于海底,能够在需要时远程触发,这个装置随即上浮至海面,释放其有效载荷——如无人水面艇或无人机。

垂直起降(VTOL)X飞机

美国极光飞行科学公司研制的“雷击”使用可旋转的混合电推进涵道风扇动力舱,可实现垂直起降和水平高速飞行。目前该机的20%缩比样机已成功试飞。DARPA已为该项目投入近9000万美元以期建造2架全尺寸样机。根据计划,全尺寸样机将于2018年9月进行试飞。

移动热点

该移动热点装置通过2个可控天线可在飞行中达到1GB/秒的数据传输速度。装备2个移动热点负载的“影子”无人机可为偏远地区的士兵提供相当于4G网络的移动通信能力。利用携带该移动热点装置的无人机编队便可组建成灵活、可靠的移动网络。

透明装甲

该“透明装甲”由多层陶瓷、玻璃和高分子材料制成,总厚度约6厘米,可抵御7.62毫米口径步枪的多次射击。其陶瓷材料所具有的晶体结构可防止装甲在子弹击中后碎裂,这使得该透明盔甲成为战术车辆防弹玻璃的理想之选。

柔性外骨骼

哈佛大学怀斯研究所研制的柔性外骨骼通过多个马达牵引附着在穿戴者大腿上的缆线,以减轻穿戴者行走时的肌肉受力,可使其力量与耐力提升25%。目前,美陆军研究实验室正将该外骨骼系统用于士兵,进行进一步测试。

可自毁电子器件

图中右侧为嵌入在钢化玻璃内的芯片,左侧为该芯片收到自销毁信号后,完成自毁的状态。此类电子器件可以通过设定部件的使用时长,来保护尖端技术,防止技术泄露。当器件超过设定时长后,将自动触发,实现物理销毁。

“光子优化嵌入式微处理器”项目研制的光子计算机

光子计算机内部使用光子(激光)替代电子进行通信,通信容量更大、速度更快且能耗更低,相比同样性能的传统计算机,该计算机的能耗仅为其1/20。目前,美国加州大学伯克利分校正致力于将光子计算机研制过程中产生的一些技术进行商业化开发。

微结构材料

图中紧挨着铜块(右上)的为经过微结构设计、拥有晶格结构(点阵结构)的金属材料。通过3D打印和编织技术,可严格控制金属的微结构,而不同的结构使金属具有很多独特的性质,如定制不同密度、孔隙、弹性、质量和强度等性能指标的材料。有人将使用微结构材料与实心材料的区别比作建造金字塔和埃菲尔铁塔。微结构材料未来应用前景十分巨大。

微工厂

图为美国斯坦福国际研究所利用大量微型机器人制造的轻质碳纤维桁架,该碳纤维桁架上还可拥有嵌入式电子器件。目前,此类机器人正致力于制造蒙皮,一旦蒙皮与桁架及电子器件实现结合,便可用于制造各类结构体,未来甚至还可以用于制造车辆。

快速自主无人机

全自主无人机依靠机载的感知与计算系统感知和规避障碍物。该无人机装备2个立体相机,可实现飞行速度1米,秒时基于计算机视觉规避障碍物。DARPA希望到201 8年,此类无人机利用其自主导航系统能够以20米/秒的速度在室内、外飞行,甚至能够快速穿过门窗。

芯片内/芯片间增强冷却

该冷却技术不是在中央处理器顶部进行整体冷却,而是让液体冷却剂在处理器内进行循环冷却,这种处理思路有望大幅提升系统的冷却效率。图中展示的芯片,其基底刻蚀有多条微通道,以实现芯片内冷却。这种芯片可用于高性能计算机和固体激光器。

速度最快芯片

图中展示的是目前世界上运行速度最快的芯片所驱动的无线电链路,其工作频率为850吉赫,是DARPA已验证的最高频率的无线电链路。随着射频频谱使用变得日益拥挤,超高频无线电可以链接更多的设备、以更快的速度传输更大量的数据。

芯片式激光雷达

图片中右上位置银片状的小装置是一个实际应用的固态激光雷达。该雷达使用红外激光探测目标物的方位和距离,目前的探测距离为1米,DARPA预计到2016年底,探测距离可达10米,甚至有望达到100米或更远距离。目前,大多数机器人系统(包括自主车辆)使用的是复杂、昂贵的大型激光雷达系统,而低成本的固态激光雷达有助于发展经濟可承受的新型自主系统。

卫星总线

图中模块化的微型卫星可为在轨回收报废卫星的部件提供一个存放、供能和实施有效控制的基础结构,其作用类似于计算机的主板、主线。该飞行器采用模块化设计,不仅可根据需要进行配置和组装,提供所需的灵活性、冗余度和低成本。DARPA计划在2016年8月使用SpaceX公司的“猎鹰9”火箭,将图中所示的模块化“总线”卫星(该卫星将携带1架望远镜)送入太空。

机器人卫星维护系统

图为用于地球同步轨道卫星维护的机器人卫星模型,该研究填补了当前空间卫星维护的空白。未来,该机器人卫星或将能够对在轨卫星进行检查、维修、增装负载,甚至变更轨道。该研究还将节约发射成本并减少轨道碎片。