未來戰衣——機械骨骼

葉蓮娜·庫德莉亞采夫

機械骨骼（也稱外骨骼）是一種支撐動力裝置，可以增強人的體力和耐力，也可以讓殘疾人借助它站起來。在戰場上，它多用作鋼板盔甲，不但能增強步兵的單兵作戰能力，還能防止步兵受到各種戰爭武器的傷害，有點類似電影《阿凡達》和《鋼鐵俠》中的盔甲。

俄羅斯科技集團下屬的“禮炮”燃氣渦輪機制造科學生產中心也在研究這項新型技術。中心負責人謝爾蓋·鮑里索夫介紹道：“不久前召開的國際青年工業論壇暨未來工程師2012，課題就是機械骨骼項目。雖然它不是個新鮮課題，日本、美國等國家已經有不少研究成果，但動力問題一直都沒有得到解決。年輕人點子最多，對于選擇什么樣的動力都有自己的想法，因此最后評選出來的前十強備受俄羅斯聯邦工業貿易部和國防部的關注。”

“禮炮”雖然有一筆軍用機械骨骼原型研發專款，但用謝爾蓋的話說，這筆錢實在是杯水車薪，所以一切研究都還處在“紙上談兵”階段，即只畫設計圖紙，因為實際生產會耗費巨大的人力物力，他們負擔不起。

一年前俄羅斯國防部第三中央科學研究所宣布，他們將在2015年前開發出一款可穿戴式外骨骼機械作戰服“勇士-21”，其配有火力攻擊、防護、控制、生命和能源保障等系統，將有效提高士兵作戰能力和防護水平。最開始第三中央科學研究所致力于納米技術制作新型的外骨骼材料，過了一陣子專家們紛紛要求增加財政預算——他們要求購買外國的防彈背心和外骨骼回來作比較……于是這個項目就不了了之了。

這樣看來，起碼要等到2020年俄羅斯才有可能為軍隊配備上機械骨骼。有人擔心，到時候俄羅斯在這項技術上已經遠遠落后于西方國家——美國都已經研發出好幾種軍用外骨骼的原型了。

起源

人類與機械完美結合的創意古來有之。早在18世紀中期，法國數學家、音樂家雅克·德·沃坎遜就把這個想法變成了現實，他發明的許多杰出的作品，如栩栩如生的機器鴨、機器人“吹笛者”等，都是現代機器人的前身。

第一批真正的外骨骼，不論是軍用的還是醫用的，都出現在上世紀60年代。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）曾委托通用電器公司研制一款機械外甲“硬人”（Hardiman），要求這款外甲能夠舉起700公斤的重物，這在當時可謂是大膽的創舉。如果研制成功，前景將一片大好。軍隊打算把這項新技術用于空軍，憑借著機械手，技術人員就可以抓起沉甸甸的炸彈和導彈放到飛機的機翼下方。同樣期待這項技術成功的還有原子專家、建筑工人乃至各行各業。

但通用公司花了十年時間也沒有成功研制出這款機器外甲。他們做了不少原型，其中還包括機械手。“硬人”配置的機械手能夠舉起350公斤的東西，但問題在于：普通人可以同時完成30個不同的動作，但以當時的技術水平，機器人是完全不可能做到的。人們需要的是一只靈活的機械手，而不是類似舉重機的東西。

在通用公司研制“硬人”期間，來自貝爾格萊德大學機械工程學院的著名的南斯拉夫科學家米奧米爾·烏科布拉托維奇研發出了一款用途截然不同的機械骨骼——不是用于軍事目的，而是用于殘疾人康復治療的輔助設備。他認為，機械骨骼應該用于幫助殘疾人尤其是喪失活動能力的人們，把它們用作戰爭武器是一種對科學的褻瀆。

同樣是機械骨骼，軍用和醫用機械骨骼之間的差異還是可以從工藝上看出來的：軍用機械骨骼采用液壓重裝置和肌肉收緊感應器，醫用機械骨骼則倚仗精密傳動裝置來搜集大腦發送給肌肉的信號。就好比法拉利和救護車——同樣是車，功能卻大不相同。但隨著科技的進步，它們遲早會合二為一。

進化

2000年，DARPA開始了一項變革性的項目“陸地勇士”（Land Warrior），旨在為士兵研制整套高科技裝備系統。未來士兵佩戴外骨骼機器人后，將成為一名超級士兵，擁有無窮的力量，可攜載更多的武器裝備，火力威力增強，防護水平提高，同時可克服任何障礙，高速前進，不會產生疲勞感。但由于隨后到來的全球經濟危機，所有實驗都中止了，只保留了“增加人體機能的外骨骼計劃”（EHPA）——要知道，把身著動輒數十萬美元裝備的士兵派上戰場，那簡直是不能容忍的奢侈。“增加人體機能的外骨骼計劃”的重點也僅在于提升步兵負重的能力和耐力，同時提高其移動速度。

不過，美陸軍納蒂克士兵研究發展與工程中心對三款外骨骼原型進行過測試。

第一款機械骨骼原型名叫“HULC”。為了維持25公斤的重量，整個骨骼只包括了背部支撐系統和機械腳。HULC沒有配備機械手，但穿上它以后士兵可以舉起90公斤的重物。HULC配備的鋰電池可以工作8小時，同時可以以18-20km/h的時速奔跑——當然，疾速奔跑會讓電力消耗得更快。

第二代外骨骼XOS2配置了機械手，而且機械手上還安裝了各種各樣的控制器，方便進行控制。

這些外骨骼由各種各樣的自動控制器、感應器、高強度鋁材和鋼材組成，它使得操作者可以輕松地提起90公斤的重物以12km/h的時速奔跑。同時它非常輕便，士兵穿著它踢足球、擊打速度球、爬樓梯和下坡都不成問題。

但在XOS2的測試中，如果你期待會出現《終結者》和《鋼鐵俠》中那樣的激動人心的戰斗畫面，恐怕會大失所望——大部分情況下穿著機械骨骼的士兵們都在演示如何搬彈藥箱、舉起笨重的彈道火箭以及如何小心翼翼地在原地坐下。這種被稱為“鋼鐵盔甲”的外骨骼有個致命缺陷——它沒有電池，要連著電線才能動。

還有一款則是日本Cyberdyne公司研發的Cyberdyne HAL。現在已經開發到了第五代HAL-5。這款機械骨骼某種程度上來說是HULC和XOS2的合體。它既有HULC的電池續航能力（2.5-3小時），又有XOS的機械手腳。稍有不足的是HAL-5的負重能力只有20多公斤，奔跑速度也不快——大概是日本設計師覺得軍隊搬運工不著急趕路。

美國國防部如此急于開發外骨骼是有原因的。“你們知道美國士兵在伊拉克戰爭中最容易受的傷是什么嗎？”萬賽·麥克納爾提少校在防疫健體中心大會上作報告時第一句話就問道，“是彈片傷嗎？是流行病嗎？不！是肌肉骨骼損傷。”

原來，近五年來美國軍隊中肌肉骨骼損傷的患病率增長了十倍以上。去年一年醫院共診出90萬例肌肉骨骼損傷，即每個服役士兵都為這個病平均去醫院兩次（美國軍隊中的服役士兵有54萬人）。國家每年要向罹患肌肉骨骼損傷的老兵支付8億美元。于是也就不難理解，為什么美國國防部如此迫切地需要機械骨骼了。