出品：科普中國

　　作者：銀翼工作室

　　監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

　　說到機(jī)械外骨骼，許多人都會(huì)想起那些寄托情懷的諸多動(dòng)漫和影視作品，相比于機(jī)械外骨骼在動(dòng)漫和影視作品中大殺四方拯救世界的威風(fēng)形象，現(xiàn)實(shí)世界里的機(jī)械外骨骼大多還處在“蹣跚學(xué)步”的初級(jí)階段，但是我們不能因?yàn)檎诒辉O(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)的那些或笨拙或粗糙的“初代機(jī)”而氣餒，想想當(dāng)年的航空先驅(qū)們面對(duì)被人嘲諷為“書架”的早期飛機(jī)，再看看如今翱翔天際的隱身戰(zhàn)機(jī)，不得不說人要是沒有夢想跟咸魚有什么區(qū)別。況且有些影視作品中的機(jī)械外骨骼才是人們心里所期待的形象，下面就來簡單說一說機(jī)械外骨骼的相關(guān)問題。

電影《環(huán)太平洋》中的機(jī)甲

　　步兵負(fù)重和持續(xù)機(jī)動(dòng)的問題亟需解決

　　眾所周知，從二戰(zhàn)時(shí)期到現(xiàn)在，許許多多的軍事技術(shù)都發(fā)生了翻天覆地的變化，比如戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力從活塞發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳一路升級(jí)到渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，速度從六七百公里每小時(shí)提升到兩三倍音速，還有一些性能參數(shù)，由于種種自然和物理規(guī)律的限制還有設(shè)計(jì)上的權(quán)衡，沒有取得什么重大突破的，比如艦船的航速，同樣是常規(guī)動(dòng)力的埃塞克斯級(jí)和小鷹級(jí)航空母艦，最大航速都是32節(jié)。

　　其實(shí)相對(duì)于人類在這百年間滄海桑田般的科技爆發(fā)，進(jìn)步最小的，就是人類本身。科技的進(jìn)步和公共衛(wèi)生服務(wù)的普及大大提高了人口平均預(yù)期壽命，但是人體本身，卻沒什么合適的科學(xué)手段去強(qiáng)化。從戰(zhàn)爭和軍事技術(shù)的角度去看人體的話，一千年前步兵長槍手就可以披掛三十幾公斤的重型札甲投入戰(zhàn)斗，現(xiàn)在步兵負(fù)重也不過如此，美軍還總抱怨負(fù)重過大造成士兵肌肉和骨骼損傷，最糟糕的是，目前士兵的負(fù)重毫無減輕的趨勢，雜七雜八的東西越來越多，而且看來看去其中好像沒什么是可以丟棄的。

負(fù)重的美軍士兵

　　各國發(fā)展未來步兵計(jì)劃時(shí)，給步兵增加的計(jì)算機(jī)火控系統(tǒng)、信息化裝備和這些電子設(shè)備的電池進(jìn)一步加重了步兵的負(fù)擔(dān)，目前士兵不斷增加的負(fù)重和幾乎從未增長的體能之間的矛盾已經(jīng)達(dá)到白熱化的程度，更別提在一些國家里還出現(xiàn)了士兵整體身體素質(zhì)開倒車的現(xiàn)象。既然不能增強(qiáng)人體，那就利用最新的科技給士兵打造一個(gè)助力器讓他們擁有更強(qiáng)的負(fù)重和機(jī)動(dòng)能力，來應(yīng)對(duì)越來越復(fù)雜的地面戰(zhàn)場和自己越發(fā)沉重的裝備吧，這就是現(xiàn)階段軍用機(jī)械外骨骼的作用。

　　但實(shí)際上，機(jī)械外骨骼要解決的另外一個(gè)問題，也跟士兵的負(fù)重有關(guān)，從火槍火炮淘汰了鎧甲開始，步兵武器的“矛”一直強(qiáng)于步兵防護(hù)的“盾”，直到現(xiàn)代防彈材料的發(fā)展給了步兵足以對(duì)抗自己手中武器的單兵護(hù)具，而且這不再是復(fù)雜昂貴的鎧甲，是可以大規(guī)模制造和裝備的工業(yè)品，二戰(zhàn)后的步兵武器中等威力和小口徑化的浪潮發(fā)展至今，遭遇了無比尷尬的狀況---步兵武器的威力顯得不足了。

明顯超重的美國陸軍士兵

　　目前輕武器的潛力幾乎已經(jīng)挖掘殆盡，經(jīng)過了防彈護(hù)甲和信息化加成的步兵，已經(jīng)拿不動(dòng)威力更大的武器了。美軍在越戰(zhàn)開始時(shí)裝備的M14步槍就存在著彈藥過重的問題，但是現(xiàn)在隨著NIJⅢ級(jí)甚至Ⅳ級(jí)防彈衣的普及，連這種過去帶著嫌重的全威力彈藥都沒法保證擊穿步兵的護(hù)甲，而且由于步兵武器涉及面過廣，換裝新的步兵武器或者新彈藥都是代價(jià)非常巨大的，這也是各國步兵武器“縫縫補(bǔ)補(bǔ)又三年”的重要原因。

　　這些就是機(jī)械外骨骼急需解決的問題，本質(zhì)上都是要增加步兵的負(fù)重和持續(xù)機(jī)動(dòng)能力。想象一下，如果每一名步兵都能拿起通用機(jī)槍級(jí)別的武器，身負(fù)足夠的彈藥，堅(jiān)固的護(hù)甲和先進(jìn)的信息化裝備，更不要說突破了重量限制后完全可能研發(fā)出來的能夠穿透敵方護(hù)甲的大威力武器和能精確制導(dǎo)的單兵武器，這，也許就是未來步兵的模樣吧。理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很殘酷，現(xiàn)在的機(jī)械外骨骼，更像是某種助殘?jiān)O(shè)備，只能幫助士兵搬運(yùn)重物或者進(jìn)行有限的機(jī)動(dòng)。

　　動(dòng)力和能源是另一致命弱點(diǎn)

　　對(duì)于影視作品里看起來威風(fēng)凜凜的機(jī)械外骨骼乃至動(dòng)力機(jī)甲，人們?cè)跐撘庾R(shí)里總有著“更高、更大、更強(qiáng)”的期待，遺憾的是更高更大不意味著就會(huì)更強(qiáng)。

電影《星河戰(zhàn)隊(duì) 火星叛國者》中的機(jī)械外骨骼步兵

　　針對(duì)人體進(jìn)行強(qiáng)化的機(jī)械外骨骼，脆弱這個(gè)缺點(diǎn)并不是很突出，因?yàn)樵诂F(xiàn)代戰(zhàn)場上人體本身就非常脆弱，機(jī)械外骨骼可以給士兵更好的負(fù)重能力，可以讓士兵有更強(qiáng)大的火力、機(jī)動(dòng)和防護(hù)，但是如果想把人形戰(zhàn)斗機(jī)甲做得“高大上”，從軍事角度看絕對(duì)不是一個(gè)好主意，因?yàn)槿诵螜C(jī)器人的弱點(diǎn)實(shí)在太多又沒法進(jìn)行集中防護(hù)，就算人形戰(zhàn)斗機(jī)甲在機(jī)動(dòng)性上有所突破，在火力和防護(hù)方面也是絕無可能超過目前可預(yù)見的地面裝甲戰(zhàn)斗車輛的。

　　這里就不考慮過于科幻的大型和超大型動(dòng)力機(jī)甲了，僅從單兵機(jī)械外骨骼來看，電池似乎是唯一比較可靠的動(dòng)力來源，但是我們之前說過，過重的電池和信息化裝備已經(jīng)成了壓倒步兵的最后一根稻草，而目前電池的技術(shù)水平放到機(jī)械外骨骼這種對(duì)動(dòng)力可靠性和續(xù)航力要求都非常高的載體身上，實(shí)在沒法達(dá)成一個(gè)令人滿意的結(jié)果。以目前的技術(shù)水平，有些機(jī)械外骨骼實(shí)驗(yàn)的時(shí)候還拖著電纜，更不要說滿足軍方對(duì)可靠性和續(xù)航力的要求了。

　　讓我們來看看這一款由洛克希德·馬丁公司推出的可大幅度增加士兵負(fù)重能力的金屬骨架。這種新型裝備全稱“人類負(fù)重外骨骼”（簡稱HULC），是一種能夠通過提供外力來滿足士兵對(duì)機(jī)動(dòng)性和支撐性需要的機(jī)器人技術(shù)裝備。

　　洛·馬公司介紹稱，HULC系統(tǒng)的最大負(fù)重量可以達(dá)到90.7千克，據(jù)介紹，HULC是一種模仿人體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的外穿型機(jī)械骨骼，內(nèi)部配備有液壓傳動(dòng)裝置和可像關(guān)節(jié)一樣彎曲的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不但能夠直立行進(jìn)，還可完成下蹲和匍匐等多種相對(duì)復(fù)雜的動(dòng)作。

　　這款看起來非常完美的機(jī)械外骨骼由于總重七公斤的電池性能的限制，只能在負(fù)重狀態(tài)下支撐一個(gè)小時(shí)，它也許可以滿足后勤部隊(duì)和炮兵的需求，但是身處前線的步兵是沒法接受續(xù)航力不足的機(jī)械外骨骼的。

　　遺憾的是影視作品中對(duì)機(jī)械外骨骼的動(dòng)力也沒有什么理想的方案，大多數(shù)時(shí)候都是用黑科技來解決，但是就算強(qiáng)如鋼鐵俠，在作戰(zhàn)的時(shí)候也會(huì)因?yàn)榘l(fā)射武器過多或者飛行太久而出現(xiàn)動(dòng)力不足的窘狀，看來動(dòng)力和能源，才是目前制約機(jī)械外骨骼發(fā)展最大的問題。

　　說了這么多機(jī)械外骨骼需要解決的問題和機(jī)械外骨骼自身還需要解決的問題，其實(shí)現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一種新的趨勢---機(jī)器的智能化和無人化，這點(diǎn)從一些影視作品里也能看出些名堂，比如鋼鐵俠旗下可以自主作戰(zhàn)的無人鋼鐵戰(zhàn)甲和環(huán)太平洋2里面不需要駕駛員親自上陣可以遠(yuǎn)程操控的新一代機(jī)甲。

　　換句話說如果可以研制出堪用的步兵機(jī)械外骨骼，那么同等條件下，把人體所占的空間替換成機(jī)器，就一定可以研制出比裝備了機(jī)械外骨骼的步兵更強(qiáng)大的戰(zhàn)斗機(jī)器人，所以，未來的機(jī)械外骨骼，到底是增強(qiáng)步兵的機(jī)甲，還是食之無味的雞肋？讓我們拭目以待吧。（本文圖片均來自網(wǎng)絡(luò)）

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漫談機(jī)械外骨骼：是機(jī)甲還是雞肋？

圖文簡介

影視作品里看起來威風(fēng)凜凜的機(jī)械外骨骼乃至動(dòng)力機(jī)甲，人們?cè)跐撘庾R(shí)里總有著“更高、更大、更強(qiáng)”的期待，遺憾的是更高更大不意味著就會(huì)更強(qiáng)。