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看不见的微型军

已有 1837 次阅读 2014-4-22 16:50 |个人分类:军事科普|系统分类:科普集锦


 

看不见的微型军

摘要:本文从海陸空三个方面阐述微型武器的发展趋势。以军事科普形式描述这一命题。

关键词:科普,微型军,人造昆虫,微型飞行器

                             .引言

笔者曾经从人的色香声味触法的角度,也就是人的五官感知角度,讨论现代战争的特点和战场的形式。[1] 夲文换一个角度,来讨论未来战争的特点和战场的形式。笔者取名为:看不见的敌人和微型军。这是什么意思呢?是美国或其它国家正在组建的一支新型军队,这支军队的特点是,人的肉眼看不见了。它必须借助现代科技、现代电子设备才能显示,因为它们是来自微观世界的产物,它们确实存在,它们确实危害极大。必须认识,必须重视,必须早作防范,必须极早研究对策。千万不要被那些反伪科学和打假的人忽悠。

不久前,笔者曾看见我军一位上将接受记者采访时指出:“格林納达之後,美提出並逐步实现了——陸模块化,空隐形化,海两棲化。這「三化」的首要点是小型化,而小型化作发生在那几场争中,屡屡大显神威。”他预测“生物化爭行將兵临城下”。[2]

                   .海秘密曝光

2.1.海窃听

   美国曾出版一本名叫《捉迷藏》的书,介绍了潜水艇间谍战有关情况,美国特工人员,研制了一种能截获通信电缆信息的电子自动装置,这个装置使用的是核能,工作长达十年之久。

   书中揭示,1979,在卡特总统执政期间,他亲自批准“鯛鱼号”核潜艇,从极地冰冠下进入巴伦支海,该舰鱼雷舱里有几位美国间谍,他们都是通讯专家,他们利用遥控电子摄像机进行拍摄,发现连接苏联摩耳曼斯克港与苏联北方的主要海军基地的通讯电缆,于是让舰艇停留在海底,舰上人员将贝尔实验室最新研制的窃听器安装到该电缆上,困难最大的是窃听器要从几百根电缆中,挑选出哪些需要录音的线路,这需要化费两周的时间。

   由于被窃听的海底电缆,在苏联的领域,如果被发现就会受到袭击。因此,美军方又派了一艘军舰在附近等待,以便牵制对方。如果这一切都失败,舰长将按命令行事,必须炸毁潜艇,舰上人员可以逃离舰艇。

   这次行动获得成功,美国国家安全局获得大量的情报信息,译码人员忙个不停,大量的情报被破译出来,特别是苏联海军正在为核战争备战的相关情况,令美国中央情报局和国家安全局如获至宝,非常感兴趣.他们从巴伦支海这条电缆获得了大量的情报信息。

1981年,曾在美国国家安全局工作的一位译码人员罗纳德.佩尔顿,他向苏联克格勃泄露了,美国在太平洋海底电缆的窃听器,它位于苏联潜水艇基地附近的鄂霍次克海。苏联军方立即拆除了称作“比目鱼”的窃听器,这个窃听器上,还有美国政府财产的字样.后来,美国海军情报部门,发现了这个叛徒,立即将佩尔森抓获。

这里说的是八十年代的做法,是让人们看不见、摸不着的侦察手段,如今就不同了。

2.2. 海底微型机器人潜艇浮出水面

 据美国战略之页网站今年15日报道,自2009年以来,美国海军一直在研发和测试一系列微型机器人潜艇。这些潜艇在水下自动运行,收集盐分与温度数据,每隔1小时左右,短暂浮出水面,它是通过卫星把测量得到的数据回传。为的是提高盟军在使用声呐系统时的有效性,而且更易于侦察和跟踪敌军潜艇。这正是大数据[3]在军事领域应用的一个范例。

什么是大数据呢?这夲来是人们对当今信息时代大量信息存储的困扰,因为信息量大是好事,也是坏事。因为人们要筛选出对自己有用的信息,并有所判断和决策,是很难的事情。例如,每天不少卫视台都有个<天天读报>的节目,全世界和全中国那么多报纸,有那么多网站新闻,你选那篇报道,是要在短时间决策,还要评论,事先有标准,事后要评述效果。这不是件容易的事情。

就在几年前,几百兆的移动存储设备还是主流产品。而现在GBTB级别的移动存储设备已成为个人普通设备,这类移动硬盘在市场上都可以买到,价格逐渐下降。然而,企业级应用则到了PBEB级别。传统数据产生的来源比较集中,现在依照摩尔定律和吉尔德定律,数据量以大约12个月翻一番的“爆炸”速度急速增长。传统数据格式大多是文本格式为主的结构化数据。而现在,半结构化和非结构化数据越来越多,包括网络日志、地理位置、图片、音频、视频等。传统数据间的关系大多数为已知的,而现在很难找到它们之间相关性。

大数据具有规模性(Volume)、多样性(Variety)、实时性(Velocity)、价值性(Value)的“4V”特征。科技工作者感兴趣的是通过这些大数据的交换、整合、分析,可以获得新的认知,並能发现新的规律、新的意义、新的价值。

更引人关注的是,美国政府在财政非常紧张的情形下,依然向国防部下属的各项大数据研究计划,投入数亿美元巨资来加强研究。这是为什么呢?因为美国军界和美国政府,都意识到大数据的研究成果,一旦被广泛应用在军事上,会改变未来战争的面貌,会引发军事上的巨大变革。会使情报侦察和决策能力产生质的飞跃。会使情报分析能力提高100倍以上。

夲来美军已拥有全球最先进的情报侦察系统。可是对海量情报数据的分析,一直是美军情报侦察能力的弱项,如今大数据正好能够帮助美军突破这一瓶颈。这是笔者从海上阐述微型军的新动向。

           三.人造昆虫显神通

 人造昆虫是微型军的一个组成部分,它是由人造细菌发展而来,它也是人造飞虫和人造微型飞行器的前期产物。把它看成生化武器不无道理,笔者是从未来兵种的形成和发展来看这一问题。人造昆虫可以携带病菌攻击农作物,也可以攻击人类。人造昆虫的威胁不可小视,下面会阐明这一问题。关键在于人们用五官无法识别,无法找到它和消灭它。

   3.1.人造昆虫的由来

   人造活细胞研究由美国基因遗传学顶尖科学家克莱格·凡特主持,历时10多年,耗资超过4000万美元。研究团队共有20多位科学家。科学家们首先选取一种名为丝状支原体细菌,对其基因组进行解码并复制,产生人造的合成基因组。将人造基因组移植另一种称为山羊支原体的细菌,通过分裂和增生,细菌内部的细胞逐渐人造基因所控制,最终成为一种全新的生命。在培养皿中,合成细菌的分裂等行为就像天然细菌一样。[4]当生物学家得到合成细菌后,就有可能人造低级动物…昆虫。

   然而,日本东京大学从事机器人研究的工程师们,在研制机器人的基础上,其灵感驱使他们想制造人造昆虫,利用他们对温室花朵进行人工授粉,杀死庄稼里的害虫,或者引开害虫。于是他们开始研究昆虫的习性,然后再模拟昆虫,最终研制出人造昆虫。在东京市中心,有一个研究人造昆虫的实验室,实验室内有一些塑料盒,盒里面装满了蟑螂,他们身上的翅膀,一个个都被剪掉了,然后用微型集成电路替代,专家们对这许许多多的昆虫研究以后认为,要设计並制造一种人造昆虫是很难的事情,要制造一种十全十美的微型装置,简直是浪费时间,他们发现昆虫的移动方式,比任何一种微型机械装置的移动方式要复杂得多,于是他们想借助昆虫的神经系统,按人的指令作出反应,因为活的昆虫的神经细胞,一般来说是一万到一百万,而人的脑细胞却有1000亿个。

一开始,专家们利用雄性蚕蛾实施研究的计划,因在雄性蚕蛾交配期内会发出信息素,雄性蚕蛾感觉器官检测到此信息后,会向翅膀、肢体肌肉发出信号。如果雄性蚕蛾的右侧感觉器官检测到此信息素,那么雄性蚕蛾会发出向右转的信号。为了跟踪信息素的气息,雄性蚕蛾就要不断的改变前进的方向,沿着曲线或锯齿线前进。

奇怪的是,专家们用电信号去刺激雄性蚕蛾左侧的触须,他却不向左转而向右转。这一现象,与雄性蚕蛾跟踪信息素的表现是完全不同的。研究人员分析后认为,人工发出的电信号刺激了蚕蛾的“机械感觉神经元”,形成了逃跑的运行机制。这种机理便成为人们制造人造昆虫的基础。

应当指出的是:人造昆虫是由机器人发展而来;还是由人造细菌发展而来,尚难断言,笔者认为两种可能性都存在,有待进一步探讨。

 3.2人造稻瘟病病菌

据京华時报报道,美军方在1961年至1962年间,用「手动风箱式喷粉器播撒培养液」,散播稻瘟病病菌,试图研究播撒劑量與病菌传播范围和危害程度。這种生物武器是針对「中国和东南亚国家」。试验地点在「名護、手里和石川」。19611962年间,至少进行了12次试验。收集了水稻出現病斑的数量、试验收集了水稻出現病斑的数量、试验期间的气象條件及收成減少率等数据。

   另外,美在本国中西部、南部和日本沖绳等地进行了小麥莖銹病和稻瘟病试验,试验取得部分成功。

稻瘟病是水稻重要病害之一,可引起大幅度減产。过去美国曾在本的夏威夷、猶他州和加勒比海家波多黎各进行过海上和陸地生物武器试验。

生物武器与转基因武器有无关联,笔者认为是有关联的。业内专家都认为对转基因不能一概而论,言下之意是包括有益于人类的转基因和有害于人类的转基因,现在不可能知道这有害的转基因不用来研制武器,因为国际上也没有禁止这項研究的共识。我国也没有这样的法律来禁止这类研究項目。转基因武器不能否认它的存在。

     3.3.人造蚂蚁潜伏“帅府”

在美国加利福尼亚州某所大学,工程师们花了十多年的时间,用微型的鉸链、齿轮、发动机,组合成一个人造蚂蚁。人造的蚂蚁现在已被用来搜集军事情报,它身上安装有各种各样的传感器,用来搜集目标的信息,一旦发现要攻击的目标,就可以用微型高效炸药进行攻击,它所需要的能源,是用高能电池和太阳能电池供电。

   人造的蚂蚁可以通过插孔、通风孔或其它孔隙潜入敌方计算机内,破坏集成电路或芯片,让这个系统瘫痪,通信失灵.它主要用来对付敌方的电子战系统,利用它可以潜伏到敌人的“帅府”,让它们偷偷地爬进电子战系统,无声无息地潜伏在其中,可以潜伏很多年。一旦战争爆发,他们就会被激活,群起而攻之,瞬时间就会使该系统全部瘫痪,甚至被毁于一旦。  

   除了人造蚂蚁外,专家们还研制出专门在管道内爬行的小昆虫,它的直径只有8毫米,全部长度为20毫米,躯干的直径为5.5毫米,躯干长度为13毫米,其头部有触须,尾部有极细的导线.对其加电以后,它会沿着管道慢慢的向前蠕动,爬行的速度为每秒6毫米。如果在爬行中遇到不连续的地方,就会停止下来,然后撑开尾部的三足,躯干就会固定,头部的摄像机便开始摄影,记录下这些地方的情况。

   然而,科研人员在研究人造昆虫的时候,由爬虫演变到飞虫,也不是一件简单的事情。1994年,剑桥大学的动物学家,报道了他们在模拟昆虫的试验中,发现昆虫的翅膀向下摆动的时候,翅膀的前沿会形成微旋涡,由此在翼上形成低的气压,从而产生较大的升力。美国国防部对这一发现有浓厚的兴趣,曾两次专门拨款,限期三年,要求研制成人造飞行的昆虫。

   3.4.苍蝇间谍窃机密

二十世纪八十年代中期,美国驻某国大使馆的一份机密的情报外泄,这个案件很快提交到美国中央情报局调查,中央情报局局长大为恼火,立即派特工人员前往调查,用多种先进的检测仪器,试图找出窃听装置,费了九牛二虎之力,却找不到一点蛛丝马迹。说来也巧,在检测过程中,偶然发现有很微弱的报警信号,这个信号时隐时现,不被注意。却对飞来飞去的几只苍蝇,引起了关注,然后抓获了这几只苍蝇,解剖以后,发现了微型窃听装置,原来这几只苍蝇真是“披着外衣”的间谍。

其实,早在二十世纪六十年代,有的国家的军事研究人员,就已经用细针状的集成电路,埋放到苍蝇的身上,从事间谍活动。  

   在美国加利福尼亚州伯克利实验室里,可以看见形状像昆虫,却又不是昆虫的小东西,在地面上爬来爬去,有的可以飞起来,它们确实是人造昆虫。他们研制的人造苍蝇,重量是43毫克,飞行20分钟,它比真的苍蝇飞行的距离短,也不如它灵活,它不仅可以从事间谍活动,也能够寻找到地震废墟中的幸存者。

3.5.人造蜜蜂破雷阵

1999年年底,美国国防部进行了一项蜜蜂探雷的试验,这項试验委托美国国防先进研究计划局太平洋西北部国内实验室,美国蒙大拿州大学等单位的工程师们,用50只蜜蜂来探测爆炸物,一旦蜜蜂飞出蜂箱就会触发判读器,判读器对每一个终端上10个数字代码进行扫描,然后向调制解调器输出识别蜜蜂的代码、飞行时间和飞行的方向。

如此同时,记录下这些数据,送到中央电脑。蜜蜂回蜂箱以后,数据全部被存储到数据库,蜂箱放到可疑的雷区附近,然后把获取的这些数据,与库内已有的分析数据进行比较分析,这些已有的数据是来自桑迪亚国家实验室和奥克.里奇里国立实验室,以及美国环保局等,得到的爆炸物分析数据,这些数据对比以后,就可以判定有没有地雷。

另外,还有专家对蝴蝶、蟋蟀和甲壳虫等昆虫进行了研究,有的已经研制成功。1995年,在瑞典主办的一次国际传感器学术年会上,有一位专家在报告的时候,就放映了一段精彩的录像,只见三只蝴蝶,翩翩起舞,栩栩如生,他们在外界交变磁场作用下编队飞行,一会儿变成一字形,一会儿又变成了品字形,这一切就像真的蝴蝶一样,这样的蝴蝶,肯定可以携带病菌,通过花粉的传播,来传播疾病。

 

              .微型飞行器的新挑战

   在二十世纪的战争当中,飞机是空中侦察的一种有效工具,而现在正由高空无人驾驶和隐形化,向微小型化方向发展。

    1992年,美国曾经主办一次军事技术研讨会,一位资深的科学家,名叫奥金斯汀,他领导的研究课题组在会上提出了研制微型飞机的构想,这一构想得到美国著名研究机构赞同,引起美国军方的极大关注。美国五角大楼就投资了三千五百万美元,来支持这一項目。军方规划人员认为,如果现在就配有这一类的武器,那么向科索沃派去的地面部队,所遇到的危险情况就会大大降低。后来,佐治亚州理工大学、加利福尼亚锡米谷航空环境公司和多伦多大学等,都相继开展了这项研究工作。

  4.1.微型飞机研制主要目的 

研究微型侦查飞机的主要目的是什么呢?一是低空飞行,用电池供电,並且由地面遥控;二是直径只允许几个厘米,要求高速飞行;三是由地面指令控制其前后移动,还可以在空中停留;四是适合单兵作战,每个士兵都可以配备,利用它去侦察丛林、山丘、建筑物的背后和建筑物中有没有隐藏的火力点;五是携带微型摄像机和其它传感器,搜集情报信息,并且能够适时地发出这些信息;六是单机成本控制在一千美元以内。

  4.2.研制微型飞机的主要难题

研制微型飞机不同于一般的侦察飞机,有以下几个方面的难题,首先是飞机的外形,目前研制出的微型飞机外形都不太相同,例如第一架“黑寡妇”微型飞机的外形,就像飞碟;而亚特兰大佐治亚技术研究所,研制出的“直升虫”微型飞机的外形,就像一只大蚊子。  

第二个难题是飞机机翼,专家们发现活动机翼比固定的机翼要好。美国国防部高级研究计划局为活动的机翼研究提供了七百万美元的支持。

第三个难题是微型飞机的发动机怎么样驱动?有的是采用压电聚合物制作的人造肌肉来驱动,就像橡胶软管一样,其两端有针状的电极,在电极加上电以后,产生伸长与压缩,从而带动了机翼的上下朴打。

第四个难题是微型飞机驱动系统,传统的飞机是用螺旋桨驱动,这种驱动方法受电池的笨重和释放能量慢的限制,而且还容易产生爆炸。林肯实验室是用燃汽轮机驱动,其长度为7.62厘米,直径为4.32厘米,产生的推力为0.64千克,只有衬衣的纽扣那么大小,每分钟的转速达到200万次以上。而美国麻省理工学院采用涡轮喷气发动机驱动,它的直径只有1厘米,转速是每分钟100万次,产生的推力为13克,可以带动重量为50克的微型飞机,飞机的时速可以达到300公里。而乔治亚理工学院是采用脉冲式喷气发动机驱动,它就如同一枝钢笔那么细。

第五个难题是微型飞机能飞行多少距离?应该说飞行的距离取决于能源的供给,就是说由供电电池的能力决定。如果是由AA电池供电,微型飞机只能飞行30秒钟;如果采用新型电池,飞行的时间能到几个小时。“黑寡妇”微型侦察机,其直径是15厘米,时速近70公里,重量42克,升阻比为34,机上的电池是高级锂电池,再加上一个极薄的太阳能电池板,飞行的时间可以达到16分钟,飞行距离18公里左右。另外,洛克希德马丁公司研制的“微星”微型侦察机,翼长为15厘米,起飞重量85克,时速为48公里,飞行续行时间约20分钟,飞行距离只有6公里。

微型飞机可以安装导航仪,能与GPS全球定位系统連通,定位精度达到几个厘米,机内的摄像机的重量只有几克,长度才2厘米。这图像清晰度可以与高清电视的分辨率大致相当。如今新一代“黑寡妇”微型飞机的重量,已由42克减到七克。飞机内安装有微型电脑、摄像机、各种传感器、GPS定位装置和传输信息的上、下行通道。

微型飞机的主要功能:一是低空侦察,它适合在离地面50100米高度上,执行空中侦察任务,特别适合对地形险要或人员无法到达的地方进行侦查;二是实施突然袭击,当它装上一些效能很高的炸药,或一些非致命性武器,就可以趁敌不备实施突然袭击,可以得到事半功倍的效果;三是可以实施电磁干扰,它可以携带电子干扰机和电磁“炸弹”,虽然它的辐射功率小,但因为它距离敌方的电子设备很近,所以它能有效地干扰通信,雷达或其它高灵敏度接收设备;四是可以作为通信中继,利用它实时传输作战指挥中心的指令,同时它还可以拍摄前线阵地的情况,向指挥中心发回图像信息,也包括己方的联络信息,还可以进行战场勘测或战场损失评估,五是探测有毒、生化和有辐射的危险品,可以避免三防人员在探测时造成伤亡。

由于微型侦察飞机的造价低,可以不怕损失,以多取胜。又由于它的体积小,可以考虑隐形设计,因此雷达对它无能为力;尽管人眼可以发现,但因为它高速飞行很难击落。  

微型侦查机可以采用人工、弹射、飞机发射的起飞方式。在未来战争中,无论何种环境,比如城市巷战、丛林或山区游击战,都能发挥很大的作用。也许有一天,你头顶上有一个不明飞行物,看上去像一只飞蝶,或者像一只鸟,或者是飞禽,这可能就是在监视你的行动,或者要对你发动袭击。

3.微型飞机的新动向

近些年来,国际上兴起的微型飞机的研制热点,无论从飞机重量、外形、飞行高度、飞行距离、飞行速度、飞行完成任务的功能,都有很大的进展和突破。在二十世纪,由于纳米技术还处在发展的初期,甚至是萌芽状态。如果要求微型飞机的体积过小,重量又要轻,势必限制机内安装传感器和其它组件的数量,同时也影响飞行的稳定性。在设计中既要价格低廉,飞行速度要高,飞行距离要远,这样一个综合性的问题,需要权衡这些要求。

另外,专家们还在探讨用电脑控制的高新技术探测器。如果用在微型飞机上,这种飞行器的体积可以像一张办公桌那么大,重量15千克,巡航速度每小时100公里,航程800公里,飞行高度比喷气式飞机要高,它可以在空中停留5天。如果从体积和重量来看,它似乎不是微型飞机,可是从飞机的飞行高度、飞行距离、巡航速度来看,它与现有的微型飞机又不能够相比较,因此它应该与过去的隐形飞机相比。由此看来,它就是名副其实的微型飞机,这种飞机的问世受到全球的极大关注。

另外,微型飞机可以用在大气监测,特别是用来监测热带气旋,雷暴、台风等恶劣天气状况,还可以全天候的监测军队和火炮的调动。在沿海可以监测走私和偷渡活动,或者从事危险救援等,包括核事故,火山爆发,地震灾区的救援活动,可以免除有人驾驶的危险,这种飞机对雷达的功能提出了新的挑战。

.结论与讨论

夲文从海、陆、空三个方面阐述了微型军的存在,这不单纯是新型武器的存在,而且是隐形军人的存在。因为它是看不见的敌人,更应加倍关注。有矛必有盾,这些新武器或新敌人,如何找到新盾牌;有盾必有矛,我国研制的无人机,如何找到攻击它的矛,难道只有激光武器一种方法吗?对低空微型飞行器,激光武器也无能为力。这是笔者的一些浅见,欢迎批评指正。

参考资料

[1]不见硝烟的战场…电子战和信息战,国防科技大学出版社,2000.

[2]解放軍上將:中國或打生物化,详见http://news.wenweipo.com   [2014-01-10]  

[3]大数据成军事竞争新高地 或改变来战争形态,2014-02-14 10:05:03|来源:解放军报|

[4]美国研究人员首次合成人造单细胞生物 .新浪网 

       

 

 





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