作爲世界級科學家,王寧每一次研究都是重量級項目,被業內無數人注意,現在他要開展新項目,而且還是一個大型項目,內容將會面對哪個方面,張靖還是很感興趣的!
“如果合適的話,可不可以跟我生活一下新項目的情況?”張靖遲疑的問道。
“當然沒問題,你既然決定加入新項目,自然有資格知道新項目的情況。我現在就可以告訴你,新項目的領域是戰衣領域!”王寧說道。
“戰衣領域?鋼鐵俠?!!”
張靖一驚,下意識的問道。他很清楚,王寧口中的戰衣項目自然不可能是製作衣服,只有一個比較科幻的領域,鋼鐵戰衣。而鋼鐵戰衣最具有代表性的表現就是鋼鐵俠,鋼鐵俠身上穿着的就是鋼鐵戰衣。
作爲在全世界範圍內具有超高人氣的鋼鐵俠標誌,鋼鐵戰衣在全世界都有很多擁躉,讀者們對那個可飛天,可下海,可變身的鋼鐵戰衣十分着迷。
漫畫中鋼鐵俠擁有賦予他超人力量,超人耐力,飛行能力與多種武器的動力裝甲。此盔甲是由託尼·史塔克設計並大多數時間都是由他穿戴的。史塔克是位米國億萬富翁與軍火製造商,以他獨特的生活方式與其聰明才智及天才發明家聞名。其他曾成爲鋼鐵俠的人包括多年的夥伴與摯友吉姆羅德斯,親信哈洛“快樂“霍根,艾迪·麥奇,以及麥克·歐布萊恩。
鐵甲裝的操控系統是藉由頭盔中神經機械學界面讀取史塔克的腦波進行運作。史塔克自行設計的具人工智能操控系統的高科技電腦,利用內部與外部的感應器能提供戰略資訊與機甲的即時狀態報告。史塔克爲確保機甲不會自主暴走曾設立了防護系統,但這些系統曾一度被破壞。鋼鐵俠的力量與能力來自於他穿着的先進動力裝甲。此裝甲由原本笨重的鐵甲裝慢慢進化更新成分子重整排序後的結晶鐵經磁場強化後覆蓋於鈦金屬等數層其他金屬上,形成一個有韌性但又極度堅實且能提供極高防禦作用的外殼。
鐵甲裝賦予史塔克超人力量及飛行能力,其能源來自多種來源的總和,包括太陽能,電池,以及內建以吸收貝塔粒子爲燃料的發電機。鐵甲裝還可以吸收周遭的能源如熱量與動能並轉化成電力,甚至可以直接吸收電力來爲電池進行充電。託尼還加裝了噴射推進器足以讓他拖着一整列火車前進;而小型的護目鏡可在緊急時保護鋼鐵俠的雙眼。除此之外,鐵甲裝還可以完全的與外界隔離,讓鋼鐵俠可在真空或海底行動,具備內建的維生系統,並可隔絕放射線。還有,如果導彈來了的話,可以射出紅外線干擾球,將導彈提前爆炸。
除了一般時期穿着的泛用功能裝甲,史塔克還研發了數套特殊功能裝甲讓他可以適應太空旅行,深海潛水,匿蹤潛行等狀態。史塔克還以他稱爲模組裝甲的外加組件改造出如“反綠巨人“式重裝甲,設計來增強裝甲的力量與耐力讓他足以單挑綠巨人。後來還有一套專門用來對抗索爾的裝甲,是根據索爾的宿敵毀滅者改造出的,使用的是秘法能源。史塔克在裝甲戰爭時期發展出一種電子盒,當放置在使用史塔克科技的裝甲上時可燒燬機件癱瘓裝甲。但此電子盒對後來研發的款式無效用。
當然,這些都是漫畫中的設定,用電腦特效表現出來的,在現實世界之中,鋼鐵戰衣有另外一個名字:單兵外骨骼。
外骨骼:全稱動力外骨骼或動力服。由骨骼模樣的框架組成,是可以讓人穿上的機器。這個裝備通過外置發動機、電池或者液壓系統爲人體提供額外能量供四肢運動,以增強穿戴者的力量和耐久力。
外骨骼一開始就與軍事用途有着緊密聯繫。軍方研製外骨骼不但希望能增加士兵在艱苦地形和戰場的持續作戰能力,而且還希望外骨骼能夠有更大的負重能力,帶動士兵的外部防護裝甲。因此軍用單兵外骨骼的發展重點是具有防護性能的動力裝甲。大家熟知的“鋼鐵俠”,實際上就是軍事專家夢寐以求的動力裝甲。當然現在的技術距此還有相當遙遠的距離。
除軍事用途外,外骨骼還應用於醫療方面,主要是幫助一些傷殘人士獲得行動能力,也被稱爲步行復原機器人。實際上醫學上的用途也和軍事用途有着密切聯繫,因爲軍隊作戰會導致大量傷殘發生,一個有效的外骨骼系統對於恢復部隊的士氣,緩解對社會的壓力都有重大作用。
最早的外骨骼可以追溯到1890年。當時一位叫尼古拉斯·亞根的北極熊人發明了一種用壓縮空氣包爲動力的類外骨骼系統。1917年,米國發明家則開發了一種以蒸汽爲動力的外骨骼。
但真正意義上的外骨骼動力服在1960年由通用電氣公司與米**隊開發,當時命名爲hardiman。穿着這套裝備舉起150公斤的物體就像舉起6公斤的物體一樣輕鬆。不過這套服裝不實用,因爲它本身的重量就有680公斤,而且系統反應速度極慢,穿上它每秒只能走76釐米,只有平常人正常步速的一半。
在經歷了上世紀60年代的笨重之後,外骨骼在1986年後進入快速發展階段。當時一位名叫蒙蒂·裡德的米國人設計了一種叫“生命服”的外骨骼系統。蒙蒂曾是米國陸軍遊騎兵特種部隊的士兵,但他在跳傘訓練中背部受傷。
蒙蒂在醫院恢復過程中,從著名的科幻小說星河戰隊中的“機動士兵動力服”概念獲得啓發,開發出了這一系統,並向軍方做了彙報。2001年“生命服”1號誕生。2005年,“生命服”12號創造了外骨骼步行的世界紀錄:90分鐘走完5.4公里,和正常人步行速度基本一致。現在,“生命服”已經發展到14號,一次充電能夠走1英里、搬運92公斤物品。
目前,世界上各種生產或在研的外骨骼型號就有15個以上。除了米國以外,東瀛、歐洲也有很多企業和大學投入到外骨骼系統的研製。尤其是人口老齡化和低生育率問題異常嚴重的東瀛,對外骨骼技術有着異乎尋常的興趣。東瀛佐川電子在2013年7月曾推出世界第一臺商用化外骨骼動力服,價格約90萬人民幣,全球限量5臺。
著名的電影鋼鐵俠中的天才發明家託尼·史塔克創造並使用了一套動力服,其匪夷所思的特性使其成爲了最理想的單兵外骨骼。
鋼鐵俠的動力服主要由鈦金屬等合金爲主要成分,形成一個有韌性但又極度堅實且能提供極高防禦作用的外殼,因此這是一個具有強大防護性能的動力裝甲。鋼鐵俠動力服最神奇的地方在於其動力推進系統。根據資深動漫迷的分析,鋼鐵俠戰衣的動力核心在於胸口的鈀核心微電弧反應堆。這種反應堆不但能夠驅動動力服在地面行動,而且可以驅動鋼鐵俠腳底下的離子發動機讓史塔克上天入海,甚至在手中凝聚成離子炮來攻擊。
按照電影中的情節估算,鋼鐵俠動力服的反應堆每秒能產生大約30億焦耳的能量,堪稱發動機中的神器。更神奇的是,鋼鐵俠的動力系統還能與金屬戰衣互相作用,在戰衣表面形成一種力場,實現盔甲的充能、防護和自我修復。此外,鋼鐵俠戰衣中還有一套人工智能系統——“賈維斯”,輔助鋼鐵俠的戰鬥。用網友的話來說,就是“鋼鐵俠的戰衣機械設計水平變/態、材料變/態、控制系統變/態、能量更是極其變/態”。
鋼鐵俠戰衣被評論爲“機械設計水平變/態、材料變/態、控制系統變/態、能量更是變/態”。而這幾個方面,恰恰也是外骨骼系統研製的主要難點。
首先看材料早期的外骨骼是用鋼和鋁金屬製作的,但造成系統自重過大,使外骨骼的動力在驅動人體之外還要克服自重。因此現在的研製都在降低自重,多使用複合材料、鈦合金等輕質材料來讓能量效率更高。
其次是動作裝置正是這一部分讓士兵獲得更大力量。以前,液壓動力筒因其動力輸出較大、動作執行準確獲青睞,但其缺點是重量過大,而且液壓裝置有可能泄漏。現在“動作裝置”研發的重點轉向小型或微型的永磁伺服馬達。這種伺服馬達能夠組裝成微小的組件來實現大力矩和高響應度的運動。
第三是關節的靈活度這涉及到外骨骼能夠完成更多的戰術動作,例如匍匐、跳躍等。這些動作對於人體關節來說輕而易舉,但對於模仿人體關節的外骨骼來說就難度較大了。尤其是人體肩關節、胯關節、脊柱等部位,都是外骨骼模仿的難點。目前主流的外骨骼都是沿着人體的肩部、胯部和膝蓋,設置外部球形接頭,然後通過平行的連接杆實現連接。但在運動時,這些外部的人造關節和連接杆往往與人體的貼合度發生錯位。現有的外骨骼系統雖然不干擾步行,但對使用者的彎腰仍有較大影響。
第四是控制系統良好的外骨骼系統應該有一套精密的計算機人工智能控制系統,來控制外骨骼對人體的動作進行響應。如果響應速度過慢,動作效率低;而響應速度過快,則有可能給使用者帶來傷害。由於人體不同關節動作速度有快有慢,因此外骨骼控制系統也必須能協調速度,讓使用者感到外骨骼是一種助力而不是阻力。而且先進的控制系統能夠發現並阻止使用者的錯誤動作,例如摔倒,這對於本身行動不便的傷殘人士很重要。
最後是電源動力像鋼鐵俠那樣擁有無所不能的反應堆,僅是電影中的幻想,現有動力輸出較強的內燃機由於噪音、隔熱等問題無法應用。因此,現在主流外骨骼系統均使用電池來驅動電動機。高容量的燃料電池是目前研究的重點,但也只能勉強滿足需要。有些專家則設想,未來可以對外骨骼使用無線電能傳輸。
動力外骨骼系統作爲單兵裝備領域的新發展點,得到了軍事大國的普遍重視。雖然軍方不能期待單兵外骨骼能讓士兵成爲鋼鐵俠,但一個“士兵揹負上百公斤裝備、在高原山間健步如飛”的場景有着十足的吸引力。
從21世紀十餘年來外骨骼裝備的發展看,實現這一目標有着不小的難度。以米**方爲例,在研製出幾種單兵外骨骼系統後,還沒有一種在戰場上投入測試。因此,就目前技術發展看,單兵外骨骼系統很可能優先應用在非戰鬥領域,例如後勤運輸、場站維護、裝備修理等需要士兵進行大體力搬運的場合,來緩解士兵們的工作強度。
另外,現有外骨骼雖然適用不了激烈的戰場,但在軍民融合的醫療領域仍有巨大價值。對於受傷士兵,外骨骼系統可有效幫助他們恢復行動能力乃至工作能力。
在外骨骼技術上,華國也有不低的研究,但是,想要達到鋼鐵戰衣的程度,以現在的科技還是有很大距離。王寧現在提出的戰役技術,到底是外骨骼技術的加深,還是真正的戰衣技術,張靖有點糊塗。
“對,就是鋼鐵俠類似的戰衣技術,怎麼樣,這個技術是個大項目吧!”王寧揚了楊眉,得意一笑。
“確實是個大項目,但是,這個項目太大了,你確定有成功的可能嗎?”鋼鐵戰衣可不是簡單的製造盔甲,而是要有真正的動力,可以讓它擁有飛行的能力,以現在的科技,真的可以做到嗎?
“以我的理論來說,只能說有成功的可能性,至於能否製造成功,需要在項目之中解決!”
聽到這句話,張靖有點無言。一方面因爲戰衣技術有成功的可能,另外一方面也因爲王寧享受到的待遇。