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    未来战争弹指一挥间 "间谍飞虫"战场定乾坤(图)
    2001年7月12日14:23 人民网-人民日报海外版

      未来航空器小如蚊蝇

      展望2020年的战争,美国军事战略家预计,未来战争置于指尖之上,那时既不用叩击“死亡光束”的扳机,也不用启动“末日机器”的按钮,只需控制粗短翼机器蝇的飞行即可:小巧玲珑,致人于死地的微型航空器,将蜂拥着飞向战场,像一群杀人蝇……

      “苍蝇是所有飞虫中飞行最稳定,机动性能最佳的一种。”加利福尼亚伯克利大学的一位生物学家说,“在动物世界里,苍蝇就是喷气式战斗机。”美国五角大楼的专家持同样观点,并希望能将苍蝇“复制”成名符其实的喷气式战斗机。

      伯克利小组是由工程师和生物学家组成的一系列小组中的一个,该小组正在探索微型航空器(微航器)的新领域。将昆虫飞行的空气动力学原理与全球定位系统以及分子电子学知识相结合,他们希望发明一种微型侦察器。一旦试制成功,它将飞往地球上最隐秘的地方———如国际精英间谍的策划密室等。

      最危险的武器

      如果第一代微航器能被证明是有效的间谍飞虫,那么它们最终将成为一种最危险的武器。最近麻省理工学院的阿兰·爱普斯坦在科技期刊《美国宇航》上撰文就微航器的作战设想作了描述。他展望,有了全球定位系统的制导,微航器可以深入敌人腹地,在某个桥梁的任何关键地点着落。每架微航器携带一枚小型的锥形塑料炸弹,一旦接到指令,微航器立即响应起爆,这只需一个定位准确的小巧炸弹的1%的炸药量。

      一些军事战略家预计成群的机器蝇将拍翅振翼拥向战场:安装了微型照相机的侦察蝇,可以执行侦察小组的任务,窃听有关战术信息,反馈敌军阵地的实时视频信息;狙击蝇则负责查找战场指挥官,并用眼球虹膜将之认准,这时狙击蝇就将自身对准指挥官的颈动脉飞掷而去,这无疑是21世纪“部落毒镖”的化身。

      还有一种装有铝合金尖头的机器蝇,由于体积太小,雷达荧屏无法探测,它们就聚集在敌军飞机场跑道尽头的杂草丛中。在飞机起飞时,时机一旦成熟,它们就蜂拥而起,等待喷气发动机的进气道将它们一古脑吸进去。机器蝇的铝合金尖头便会将旋动的涡轮叶片打断,任炽热如火的碎片如雨点一般撒向数千磅重的喷气燃料和机械弹药。用五角大楼的话来说,微航器是一种潜在的极限倍增器。

      化梦想为现实

      鉴于这些预见比较符合未来科技的发展,因此五角大楼有资金支持的四大机构(陆军科研部、海军科研部、空军科研部,以及国防先进科研项目局)正在考虑如何让这些设想成真。据透露,四大机构为这一课题总共投入了5000万美元以上的经费,主要用于研制拍动式翼体、极微小的喷气发动机,以及大小如分子的电子包等,使设想的微航器变为现实。

      “制造微航器,比缩微一架大型飞机还要复杂。”工程师们说,“他们可以证明大黄蜂不能飞。”伯克利大学的迈可·迪金森说:“假如人们将固定机翼的理论应用于昆虫,其计算结果一定像大黄蜂一样,不能飞。他们必须采用别的什么方法才行。”这就是迪金森这些生物学家所涉足的领域,他们有志于创立一套昆虫飞行理论,以便用机械方法制造微型机器虫,使昆虫飞行原理得以应用。

      要将微航器制作成墙上的苍蝇,首先,机翼必须要像苍蝇一样,换言之,要能鼓动翅膀。“微航器的尺寸和动力指数要与一只很小的小鸟相一致。”

      但“如果你具有昆虫一样的身材,你就不能像小鸟一样飞行。”伯克利大学的迪金森说。鸟翼从表面上看同机翼没有多少共同之处,但是用方程式来描述客机或信鸽的飞行,其结果基本是一致的。“用于研究飞机的静态气动学对鸟类研究也很实用。”

      微航器设计师面临的最大挑战,是早期载人飞行先驱者们经历过的同样问题,即寻找高效轻型的动力装置。专家一致的意见是,微航器必须自带动力装置。现在有3种可供选择的技术方案。功率最大的要数13毫米的微型喷气发动机,其性能已由英国国防部评价与科研局在2000年范保罗国际航展上作了演示。该局发言人说:“用煤油混合过氧化氢,或采用类似燃料,持续飞行时间可达一小时。发动机的启动或关闭非常简单,全由一个简便的开/关阀门来实现,现场使用不但性能可靠,而且操作简便。”

      麻省理工学院的爱普斯坦正在研究的方案,与此略有不同。他的实验室已获得美国陆军科研部500万美元的经费支持,用于开发微型涡轮喷气发动机,用生产计算机芯片同样的工具和技术,可最终实现批量生产。像传统的喷气发动机一样,麻省理工学院研制的微型涡轮发动机应装有燃烧室、涡轮盘和压气机。燃油在燃烧室里燃烧并通过涡轮盘叶片排出燃气使之转动,再由中央轴驱动压气机。

      英国国防部评价与科研局和麻省理工学院开发的喷气发动机体积虽然小,但是与亚特兰大州立乔治亚理工学院正在开发的电动机相比,它们将更像土星五型运载火箭。乔治亚材料计算科学中心主任乌兹·兰特曼说:“我们正在探索和研究越来越微型化的动力装置,完全是被一些关键因素,以及技术和经济上种种考虑所驱动。”为了研究毫微喷气发动机,兰特曼及其合作者迈可·默斯勒采用分子力学模拟方法观察最前沿的省油新领域———燃烧结果至少应达到20万个丙烷分子。

      连接全球定位系统

      在研制微航器过程中,要让这些微小的机器战斗群体发现目标,看来是最难对付的挑战。其实,问题也并不像人们想像的那么难。爱普斯坦说:“促进系统缩微化的动力,来自微电子技术的发展。机载单位部件的计算性能将继续提高。”他指出,缩微电子元件应包含重量只有6克的全球定位系统接收机,大约是12片阿斯匹林的重量。

      另外,给微航器输入指令也并非难事。红外线端口能使微航器现场编程。一旦上战场,即可通过红外线端口在机群中传递协调指令。

      最近,加利福尼亚洛杉矶大学的一些化学家宣布了一项重大突破,说微航器体积可以再缩小。他们精心设计了一种轮烷分子环状组合结构,专门观察晶体管的开/关动作。企业界的专家考察了示范程序之后说,该工艺具有巨大潜力,可以在一个微小芯片的1%的面积上放置10个超强计算能力的奔腾处理器。另外,由于轮烷分子晶体管可以光控开/关,所以能免去体积庞大的电缆连接。微航机将来终有一天能携带F-22那样强劲的计算能力。

      如果将乔治亚理工学院的毫微喷气发动机和加州洛杉矶大学的分子晶体管合并,也许会造出更新更小更巧的机器斗士;毫微微航器,其体积之微小,可以匿藏于真蝇之中。(钟纥)

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