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步行军用机械:游走在幻想与现实之间

2016-03-07苗若玖

知识就是力量 2016年3期
关键词:军用步行机械

苗若玖

解决补给难题的“邪招”

早在2000多年前,地理环境对军事行动的影响,就已经成为中国军事理论的一部分。中国是一个多山的国家,而且古代中国拥有大量人迹罕至的原始森林,因此,将军和谋士们必须考虑这些因素对作战、补给乃至行军速度的影响。

成书于西晋时期的史书《三国志》中提到,诸葛亮发明了山地运输工具“木牛”和“流马”,以携带蜀汉大军伐魏所需的粮草,翻越成都平原北面连绵的山区。南北朝时期,数学家祖冲之也建造了类似的机械。但南北朝和唐末至五代十国的两度战乱,使这些运输工具的技术细节信息最终失传。

 现代人根据文献制作的“木牛”模型

尽管“木牛”和“流马”渐渐在人们的视野中淡出,但中国民间对诸葛亮杰出智慧的崇拜与歌颂一直流传下来。今天,人们根据宋代的百科读物《事物纪原》以及明代初年的长篇小说《三国演义》中的描写推断,“木牛”和“流马”可能是车轮与撑杆系统并用的人力车。撑杆系统对牲畜步行动作的模拟,使推车者可以在通过坡度陡峭的栈道时,运用杠杆原理省力,而且能比较容易地避免“溜车”。但由于撑杆的额外“死重”,这样的运输工具在平原地区反而不如传统手推车实用。

即使在当今国人看来,曾真实存在过的“木牛”和“流马”也是异常神秘。而在世界上的大多数地区,他们的古代军队并没有这样实用的运输工具。因此,在畜力车难以通过的山区和密林,人力和牲畜直接驮载往往成为仅有的运输解决方案。

科幻界也用颇为另类的方式,对这种思想表示了支持。1879~1880年间,法国作家儒勒·凡尔纳完成了科幻小说《蒸汽屋》。这部作品讲述了英国人莫罗上校与友人搭乘一头以蒸汽为动力的“机械象”,在印度北部的丛林和喜马拉雅山区四处巡游,不惧道路崎岖,还凭借机械象的技术优势,数次击退敌手。

然而,受制于蒸汽动力的稳定性和19世纪的机械加工水平,这样的设想只能停留在科幻小说里。直到21世纪初,法国艺术家才运用现代机器人技术,建成了以电机为动力驱动的机械象,并有意放到凡尔纳的出生地法国南特市用于科普展示。但这头机械象的速度大约3千米/时,而且不时发生故障,称不上是实用的交通工具。

 法国南特市的机械象搭载观光客漫步

未来属于“机械腿”?

现实生活中,“机械象”可怜的性能,从一个侧面说明,牲畜在工业时代也难以被完全取代。事实上,即使是军事领域,直到20世纪前期,在一些轮式和履带式车辆难以到达的区域,使用畜力运送补给品,仍然是除了空投之外的重要解决方案。

随着现代战争的节奏逐渐加快,大规模畜力运输变得不再合时宜了。1944年,日本在印度和缅甸发起英帕尔战役,由于英美强大的空中优势,日本难以通过飞机向东南亚山林中的军队运送补给。于是,当时的日军指挥官牟田口廉也中将,想出了荒唐的“驮牛师”方案,也就是让军队驱赶着牛、马、象、山羊甚至是猴子等动物上路,并用其中的大牲畜驮载口粮和弹药等补给品,使日军无需(后勤)车辆便可穿越崎岖之地。按照牟田口廉也的计划,这些动物在行军过程中,会被陆续宰杀以充作军粮;但他显然忘记了动物也需要饲料的事实。由于缺少饲料,兼有英美军队的连番轰炸,导致随军动物大量死亡;试图“反击”并占领印度的日军,也因为缺乏粮食和药品补给而陷入绝境。

牟田口廉也在英帕尔战役中“反智”的举动,使他得到了“鬼畜牟田口”的恶名。但这个黑色幽默式的战例,也反映出一些真理:血肉之躯的牲畜是脆弱和易被伤害的目标;但它们经过漫长进化得来的四足结构,在某些情境下仍然比车轮和履带等人类的造物更具优势。于是,运用仿生学的思路,以现代机电一体化技术模仿牲畜的运动模式,成了研发未来全地形交通工具的一种方向。

然而,相比于积淀深厚的车轮和履带,以及至少有物理学理论储备的气垫和螺杆等行进系统,研发实用又可靠的步行机械可谓困难重重。但在科幻作品中,这一类装置却“大展宏图”。1980年上映的科幻电影《星球大战5:帝国反击战》中,让观众“提前”领略到了步行军用机械在战场上的表现。

 电影《星球大战5:帝国反击战》中的“AT-AT”

 电影《星战前传2:克隆人的进攻》中出现的步行装备AT-TE

在这部电影中,银河帝国一方的主力重武器,是一种名为“AT-AT”,外观有些像单峰驼的载具。“AT-AT”是英文All Terrains - Armored Transport Walker(全地形装甲步行运输机)的缩写,在该电影中,它是一种兼具运兵和运输陆军主战武器功能的机械。它拥有可以容纳36人的运兵舱,并搭载了4门重型火炮用于攻坚;当它像骆驼一样“跪下”的时候,士兵便可出击或者回防。但“AT-AT”的仿生结构也同样是它的弱点。它的“头”和“身体”连接部位的装甲比较薄,容易被超低空飞行的战斗机袭击。它的4条为跨越各种地形而设计的“大长腿”则是更明显的软肋,因为一些绝地武士会冲到“AT-AT”下方的炮火死角处,用绊索缠绕它们的前腿,使其在迈步时跌倒并发生自爆。

在随后的数十年里,科幻作品中的步行军用机械更是层出不穷。在2002年上映的《星战前传2:克隆人的进攻》里,出现了外观模仿昆虫,拥有6条“短腿”的步行机械“AT-TE(All Terrain-Tactical Enforcer,全地形战术执行者)”。2008年上映的3D长篇动画剧集《星球大战:克隆人战争》里,“AT-TE”还展示了攀上一面垂直峭壁的异能,成为绝地武士阿纳金·天行者和阿索卡·塔诺成功突袭一处要塞的关键。

而在20世纪末出品的诸多反映未来战争的电子游戏里,有人驾驶或无人驾驶的人形步行军用机械,也被认为是未来战场上的主力重武器。日本工画堂工作室出品的《特勤机甲队》系列游戏,便是这类作品的代表。这款游戏中出现的战场环境多种多样,山地(谷地)防守、攻坚和密林突袭占据了相当大的比重。游戏中的角色也时常提到,在这些装甲车辆和坦克难以施展的区域,步行军用机械会有更广阔的用武之地和施展空间。

 美国国防部高级研究计划局研制的四足机器人“步兵班组支持系统”在野外接受测试

“战象”夭折,“机器骡”前途未卜

虽然有不少科幻作品认为,未来战场会大量使用步行军用机械来克服地形的阻碍,但仿生的步行结构也有一个难以避免的弱点,那就是步行结构本身。受制于引擎功率,步行军用机械不能为它的“机械腿”安装过多的装甲,这就使细长结构的机械腿,特别是精密的关节部分,很容易在敌军火力的攻击下损坏或失灵。而在现实生活中,一些类似的重武器研发计划,也因为步行结构固有的弱点而宣告夭折。

早在1966年,已经介入越南战争的美国,就希望研制一种能够适应越南复杂地形条件的“窄径运输工具”。美国国防部高级研究计划局(DARPA)的技术人员脑洞大开,从古罗马时期迦太基将军汉尼拔·巴卡率战象队翻越阿尔卑斯山的战例中得到启发,试图研制一种有人驾驶的“机械战象”来解决问题。但这个研发项目随即被DARPA的领导叫停,因为以当时的技术水平,这样的机械势必效率低下而且极不可靠,只会白白浪费资金。

数十年之后,得益于计算机和机电一体化技术的发展,步行军用机械终于可以凭借人工智能保持平衡。人们也意识到,如果步行机械或者机器人的体积足够小,与一名士兵相当,机械腿关节易受攻击的弱点便不再那么突出。有鉴于此,美国军队和一些科研机构,在21世纪初研制了能够在山地行军的步行载重装置“机器军犬”或者说“机器骡子”,以帮助特种部队运输军事装备。

根据美军之前的研究,在山地行军时,强壮的特种部队士兵最多可以携带45千克的装备,如此巨大的负重很容易让士兵疲劳。而一头“机器骡子”最多可以运输181千克的物资,每次充能之后即可连续工作24小时以上,且不会感到疲倦,可谓军队在山区行进的上佳助手。更让人称奇的是,即使重击“机器骡子”,只要不是将它完全推倒,它的人工智能系统就可以自动指挥四肢的动作,帮助机体迅速恢复到平衡状态。

但这样一种性能优秀的装备,却不被士兵们认可。这是因为,以目前的电动机和传动技术水平,“机器骡子”运动和保持平衡的动作,会发出很明显的类似蜂鸣的噪声,很容易暴露部队的行踪。尽管美国科研人员已经在努力改进这一缺陷,但至今,“机器骡子”的前途仍未可知。

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