仿生武器还是颠覆性的未来战争?

仿生武器还是颠覆性的未来战争?

蝙蝠可以用超声波雷达探测水下的鱼,蜜蜂可以长时间停留在空中而不受气流影响,猫可以在黑暗中看清各种物体,海豚可以蒙住眼睛“看见”3公里外的鱼...地球上与人类共同生活的各种动物已经进化了上亿年,每种动物都有自己的生存“绝技”。人类一直在模仿,但还远远没有超越。

据媒体报道,俄罗斯正在研制山猫仿生机器人,计划在2019上半年进行实验。军事仿生学是仿生学的一个重要分支,已有数千年的历史。它是模仿生物系统的原理和特殊功能来创造武器装备,发展战术技术,提高自动指挥和后勤保障能力的一门科学。

在仿生学的研究中,那些用于军事的技术占据着重要的地位。如果这些仿生武器投入实战,将颠覆未来战争。

蝙蝠雷达非常灵敏。

生物感受器不仅灵敏度高、抗干扰、可靠,而且小巧玲珑、耗能少。比如一种叫小棕蝠的蝙蝠,它自带的超声波“雷达”可以发现0.18mm的细线,但它的探测器官只有0.05g重,发射功率只有百万分之一瓦。蝙蝠可以非常准确地区分食物昆虫和障碍物,还可以同时探测到几个目标的形状和位置。

即使噪音比自己的信号强2000倍,蝙蝠也能探测到自己“雷达”的老亮反射信号。这种抗干扰能力是现代雷达望尘莫及的。特别是热带水域的食鱼蝙蝠,可以用超声波雷达探测到水面下的鱼。

要知道,此时它在空气中接收到的鱼的反射信号的强度,只有原来信号的150万倍。因此,蝙蝠引起了研制雷达和发现海底仪器的军事技术人员的注意。军事专家希望通过模仿蝙蝠耳朵,制造出更灵敏的雷达和雷达抗干扰装置。

海豚的“声眼”探测距离

海豚是一种海洋哺乳动物,它也使用超声波来寻找和识别目标。如果我们在混响混合池中放几只海豚,在水中放几条鱼,我们会看到,虽然池中的水浑浊,能见度差,但是海豚在向鱼扑去。每一只海豚都能排除混响声的干扰,借助自身的“声纳”,快速准确地探测到许多物体的位置和复杂的空间运动画面。

实验表明,海豚不仅能区分鱼的大小和性质,还能区分不同形状的物体,如球体和圆锥体,甚至能区分形状和大小相同但材质不同的物体。

即使用橡胶吸盘遮住海豚的眼睛,它们的分辨率也丝毫不受影响。原来海豚的“声纳”系统和眼睛有类似的作用,所以叫“声眼”。海豚的这种“眼睛”能在3公里外“看见”鱼,比现代超声波探鱼仪的探测距离还要远。因此,对海豚的研究引起了海军部门的重视。

鱼眼改进潜水仪器

热带水域的射鱼,在水中发现空中目标后,有能力准确确定自己身体的位置和姿态,实现光线折射畸变的复杂修正,从嘴里喷出一串串水滴,一下子把水面上四五米开外几毫米大小的飞虫击落,吞掉。如果你站在这个鱼缸旁边抽根烟,烟往往能被它熄灭。

研究和模拟这些动物眼睛的特性,有助于改进潜水员和船只使用的一些仪器和设备。

海豚的眼睛也很奇怪,在水中和空气中的视力(视敏度)是一样的。它能在水中发现离水面四五米高的小物体,并能准确选择跳跃点,测算跳跃力度跳出水面一举抓住,就像一个优秀的跳高运动员。

蛙眼鸽眼定位靶

动物感觉器官的研究和模拟是仿生学的一个重要领域。比如青蛙的眼睛对天上的小飞虫非常敏感,当虫子飞过它的头顶时,就会盯着它们看。于是,人们模仿蛙眼的结构原理,制成了“电子蛙眼”,一直用于防止飞机相撞和跟踪人造地球卫星。

同样,可以设计一个快速识别导弹的系统,缩短弹道计算的时间,还可以开发一个电子系统,把宽武器的火力集中到目标上。

鸽子的眼睛具有发现定向移动目标的特性。根据这一启示,可以设计一个无线电定位系统来发现朝指定方向飞行的飞机(比如飞往一个空军机场)。

甲虫的复眼是一种特殊的“速度表”。根据移动目标出现在每个小眼的时间,甲虫就知道了目标的速度。基于此,飞机地面速度计(测量飞机着陆时相对地面飞行速度的仪器)正在试用中。

这是在飞机前部一定角度安装两个光电接收器,依次接收飞机航线上同一地面目标的光信号,根据高度和时差计算出飞机对地速度。它还可以用来测量导弹攻击目标的速度。

鸟类给航海带来启示。

动物界有很多杰出的“航海专家”,比如鸟、鱼、鲸、龟。它们在空中或海上飞行几千甚至上万公里也不会迷路,这为人类开发导航仪提供了许多宝贵的启示。

作为第一批仿生学成果,模仿蚊蝇翅膀的振动陀螺仪已经应用于超音速飞机和导弹上。这种导航仪没有普通陀螺仪的高速转子,所以几乎没有摩擦,显得灵敏稳定。模仿蜜蜂复眼的偏光罗盘也已经用于航海和航空。即使在阴天,它们也能根据太阳确定位置。

壳牌流线型减高罐

最近坦克设计师提出了一个新颖的设计:以双壳炮弹为模型设计的坦克炮塔,流线型很好。油罐车里的武器装备都是按照软体动物的消化器官排列的,所以已经到了非常接近的程度。

就像软体动物吃食物一样,弹药从弹药箱进入炮塔,然后沿着类似于食道的弹药滑槽送到炮尾。尾部类似于软体动物的胃,周围的药室类似于消化腺,收集并排出射击时形成的火药气体。在贝壳状的车顶下,有两个供坦克乘员半躺的座位。这无疑解决了现代坦克制造中一个非常重要的问题,即降低坦克高度取得了显著的效果。

为了提高坦克的通行能力,有人还模仿了一些昆虫的运动方式,提出了轻型坦克行走部分的设计。

海洋动物帮助船只加速。

在造船、航海和海军活动中,许多在浩瀚海洋中游泳的“游泳者”可以给我们提供一些启示。

例如,海豚可以游得很快,每小时可达70公里。它不仅有很好的流线型外形,还具有特殊的皮肤结构。有一艘核潜艇的原型,它的比例和轮廓与海豚相似,所以它获得了更快的速度。实验表明,如果用橡胶和硅酮液体制成一种“人造海豚皮”,包裹在小型船只和鱼雷的外壳上,在水中的阻力会大大降低。

除了海豚,其他鲸鱼和一些鱼游得很快。目前已经制造出一种水下部分为鲸鱼形状的船,其水阻力可以降低20%左右。还有人模仿鱼身上的粘液做了几种液体,如果涂在船上,阻力会降低。此外,鱼在游动时会产生一种特殊的弯曲波,从而提高游动速度。一旦谜底揭晓,人们可以据此模仿高速船。

黄蜂无人机很难找到。

想象你在一场战争中,敌人正在计划下一次攻击。你多么希望自己是敌人墙上的一只苍蝇或者黄蜂,偷偷听听敌人是怎么排兵布阵的,最好还能录下敌人的声音,传输图像资料,甚至向敌人发射微型武器。

这个007神话正在变成现实。美国军方的工程师正试图改进设计,使无人机更小。它甚至可以像黄蜂一样小,可以飞入各种建筑物而不容易被发现。这些微型飞行器一旦到达目的地,就可以拍照、录像,甚至发动攻击。

狗气味探测炸弹

美国国防部启动了一项新的研究,模仿狗灵敏的嗅觉,制造一种可以分辨各种化合物的人工嗅觉探测器。如果这项研究成功,将大大提高美军在战区探测化学武器的能力。虽然美军有很多探测生化武器的技术,但没有任何一种人造探测器远比狗灵敏的嗅觉更有效。

蜘蛛丝非常防弹。

生物学家发现,蜘蛛丝的强度是同体积钢丝的5倍。

受此启发,英国一家科技公司尝试制造类似蜘蛛丝的高强度纤维。这种纤维可以用纺织技术编织或制成复合材料,用作防弹衣、防弹车、坦克、装甲车等结构材料。这不仅减轻了它的重量,还提高了它的性能。据悉,美国能源部的实验室还找到了一种从完整的蜘蛛丝中获取各种弹性成分的方法,可用于开发防弹衣、人工肌腱和其他弹性材料。

据报道,美国麻省理工学院研究人员发现,牡蛎壳还具有抵御多重冲击的能力,有望开发出“盔甲”,成为新型防弹材料。