銀河系并不遙遠

白孟宸

2015年1月19日，《星球大戰7：原力覺醒》即將在國內上映，眾多科幻迷們翹首以盼。從1977年《星球大戰：新希望》上映以來，幾代影迷被這一系列宏大而充滿想象力的故事吸引，走入“很久以前那遙遠的銀河系”。迄今為止，星戰電影已經有七部問世，戰爭和動作元素，始終是其最大的賣點。在令人眼花繚亂的視覺特效以外，影片中出現的武器裝備，越來越多地影響現實中的武器裝備的研發，從大熒幕走向了真實的戰場。

等離子體的“光劍”

說起《星球大戰》系列電影中的炫目的單兵武器，應該要數絕地和西斯武士手中上下翻飛的光劍了。這種平時可收起攜帶，作戰時便可以放出色彩斑斕劍刃的武器，幾乎是每一位“星戰迷”夢寐以求的武器。不過，如果從技術角度考慮，“光劍”這個名稱本身就顯得名不副實，幾十年過去了，有關“光劍”的原理，始終讓不少“星戰迷”感到一頭霧水。

外形上來看，“光劍”的劍刃是一道長度和直徑均恒定的光束，但這明顯不符合光束的特性。星戰官方解釋，顏色千奇百怪的劍刃實際是由等離子體構成的，依靠強大的磁場維系形狀。本來，等離子態下的物質近似于氣體的出色擴散能力，同時又具有極為良好的導電性、導熱性。等離子體劃過空氣時候，產生了電離作用，這就是“星戰迷”津津樂道的“嗡嗡”聲的成因。由于磁場的約束，能量強大的等離子體僅僅在切割物體時才會產生極小的能量。除此之外，僅有的能量損失就是有限的光輻射。

當然，現實中科學家仍然沒有能力制造出光劍，這主要是因為人工磁場技術的限制。等離子體的特性倒是引起了各國軍事技術人員的廣泛關注。應該說光劍的破壞原理，實際上與已經得到廣泛運用的等離子切割十分接近。在進行等離子切割時，高溫等離子體攜帶高壓電流，迅速將被切割工件表面金屬氣化，這一特性使得它特別適用用于破壞敵方裝甲目標。但另一方面，等離子體的強擴散特性，又限制了它的軍事應用。所以在現實中，等離子體主要被用于隱身和電化學火炮等領域。

粒子束的爆能槍

1977年《星球大戰：新希望》上映開始，觀眾就開始迷上片中外形各異的光槍。當然，很多人在對DL-44、E-11等型如數家珍的同時，也會提出疑問，為何光槍發出的“激光束”飛行速度如此之慢？

實際上，星戰系列電影中的“光槍”的正式名稱是“爆能槍”。這種武器發射的“彈丸”并不是激光，而是高能等離子束和粒子束。根據設定，每一次扣動扳機，一股高壓氣體便會沖入槍膛釋放到轉換槍膛中，然后吸收能量形成電子激發態（電子被激發到較高能級但尚未電離的狀態）。然后處于激發態的氣體又被壓縮和校準，最后出膛形成脈沖能量束。

爆能槍的原理，相較于“光劍”，似乎更為科學一些。但是，與真正意義上的定向能武器，例如粒子武器和激光武器相比，爆能槍的精確度較低。這一方面是由于氣體產生的后坐力，另一方面是氣體激發態后很容易受到外界的影響，會使得脈沖能量束在飛行中會出現偏移。不過，在星戰系列電影中，爆能槍的原理卻大行其道，不光是單兵手中的槍支，連各種口徑不同大小的激光炮，實際上都采用了與爆能槍大同小異的設計。造成這種情況的原因，主要是因為爆能槍能夠產生威力比一般激光炮強數倍的高能量束。這也不難理解，為什么小到索羅手中的DL-44，大到星際戰艦上的渦輪加速線圈炮，都會采用這樣的設計。

此外，隨著創作的深入，逐漸出現了將爆能發射所需的氣體和能量整合在單一彈殼中的設計，這一設計在《星戰前傳：西斯復仇》中，大口徑爆能炮被設計成后膛舷炮的樣式，每次發射后還能自動退出彈殼。

在現實中，各國技術人員基本研制重點放在定向能武器上。從去年開始，美國海軍已經在“龐塞”號兩棲船塢運輸艦上對LAWS固態激光器機型測試。包括中國在內的各國也紛紛推出非致命性單兵激光槍。但是粒子束武器的發展卻較為緩慢。應該說，限制定向能武器發展的主要因素在于功率不足以及供能問題，這些問題在未來十年到二十年之中，必然會得到解決。

星戰系列電影中讓人印象深刻的單兵武器裝備，還有很多。例如賞金獵人費特父子鐘愛的單兵火箭背包，已經逐漸走入現實。2014年美國亞利桑那州立大學實驗室設計了一款單兵火箭背包 4MM。所謂 4MM，就是“四分鐘一英里”的意思。根據設計人員測試，裝備火箭背包、負重20千克的士兵在理想條件下能在四分鐘跑完一英里（1.609千米）。

集電子與機械科技大成的機器人

除了讓人眼花繚亂的單兵武器裝備外，星戰系列電影中機器人步兵、大型作戰車輛乃至星際戰艦的設計，同樣在影響著現實中的軍用機器人設計人員。例如綽號“步行者”的AT-AT全地形裝甲運輸車，就引領了軍用多足機器人的發展。

在電影中AT-AT是一款高度超過15米的龐然大物。這款全地形四足機器人是貿易聯盟和銀河帝國最重要的裝甲運輸車輛。它能夠攜帶40名全副武裝的帝國克隆人士兵以及多部軍用摩托在各種地形環境中進行。正是因為有了靈活而平穩的四足，AT-AT才能真正做到“全地形”。

事實上，現實中大部分機器人采用了履帶或輪式行走系統，履帶/輪式系統的優點是結構成熟，技術門檻較低，同時行駛速度較快。但是這些系統的通過性有限，在復雜崎嶇地形中寸步難行。相比之下，多足機器人的設計和實現難度較大，卻是包括美國在內的各國設計人員近年來重點攻關的方向。

美軍的“大狗”的四足機器人。依靠靈活的四足，能攜帶重達181千克的物資，以每小時12千米的速度行走在高低不平的山區。盡管行走時的動作顯得略顯笨拙，也不太雅觀，但在戰場上作為機械騾馬使用是非常有效的。而另一款“野貓”機器人體型更輕巧、動作更迅捷，已經能夠在不太崎嶇的地形上做到連蹦帶跳。

而美軍的 “Petman”的雙足機器人，它的外形有點像科幻電影中的“終結者”。雖然還沒有為它安裝頭顱，但它的體形已經堪稱魁梧——身高1.83米，體重83千克，裸露的復雜金屬骨架看起來有一點猙獰。依靠全身的30個液壓裝置，它可以靈活控制自己的四肢和體態。它的雙腳用高強度碳纖維材料制作，能以每小時8千米的速度行走。

估計不久的將來，Petman機器人必定能夠發展到在星球大戰前傳三部曲中大放異彩的機器人步兵的水平，到那時，也許在戰場上唱主角的就不再是有血有肉的士兵了。

奇妙的護盾

除了各種各樣的機器軍隊外，《星球大戰》電影出現的一些與機器人作戰有關的技術，也正在逐漸走向真實戰場。在《星球大戰前傳一：魅影危機》中，納布星的剛根人憑借偏轉護盾，與具備裝備優勢的貿易聯盟機器人軍團展開混戰。

實際上，這僅僅是星戰系列電影中各類護盾多次發威的其中一次而已。據統計，現有的星戰六部曲中，每一部的臺詞都提到了“護盾”，《星戰前傳：克隆人的進攻》是唯一一部沒有讓護盾露臉的星戰電影。

根據編導設定，偏導護盾包括能量和粒子兩類。能量護盾、或者稱為稱射線護盾用于防御能量束的攻擊，粒子護盾用于抵御其他攻擊。偏導護盾的存在，為星戰系列電影原本貧乏的戰略戰術體系增加了無限的可能。在《新希望》和《帝國反擊戰》中，偏轉護盾都成為正邪雙方戰術想定的核心。

當然，就像星戰系列中設想的其他一些武器一樣，電影中出現的眾多偏導護盾，其中某些并不符合現有的物理學定律。例如 前面提到的剛根人護盾，既可以抵擋敵方的定向能武器襲擊，又允許低速目標通過。

那么，在現實中，武器設計人員是否能夠制造出偏導護盾呢？答案是肯定的。2014年，英國萊斯特大學物理系的三位學生，經過研究后提出一個假設：如果將高能等離子體用強大的磁場束縛在宇宙飛船四周，就能夠攔截各種電磁波，這之中自然也包括激光的通過。研究人員認為，其實地球電離層外就有一層溫度高達750攝氏度的等離子體，它們是地球抵御太空垃圾碎片和輻射侵襲的天然護盾。

當然，技術人員也提出了一個難題，那就是等離子護盾在反射激光的同時，同樣會將可見光擋在護盾以外，因此護盾以內的人員，會失去與外界的視覺接觸。即便如此，各國的軍事技術人員仍然執著地研究等離子護盾技術。今年年中，美國波音公司就公布一款“利用弧形電磁力場來有效衰減攻擊產生的沖擊波的等離子護盾設計”，考慮到等離子體不穩定易于擴散的特性，波音選擇設計一種轉瞬即逝的護盾。當護盾系統的傳感器檢測到附近有爆炸發生時，便會立刻在沖擊波和防護目標之間制造一個等離子體屏障，憑借等離子體的特性吸收爆炸產生的沖擊波。

當然，該技術現在還處于實驗室實現階段。波音公司表示暫時無法制造出能夠抵消大口徑炸彈爆炸等大威力爆炸的等離子護盾。即便如此，考慮到以激光武器為代表的定向能武器的發展勢頭，近年來，各國軍方都加大了在偏轉護盾方面的投入。去年年初，香港媒體通過采訪中科院力學研究所的有關研究人員，推測中國正在研究針對激光武器的力場護盾系統。

難以走進現實的“死星”

所謂道高一尺魔高一丈，在星球大戰系列電影中，護盾雖然能夠抵擋敵方渦輪激光炮等大口徑火炮的襲擊，但如果碰上死星主炮之后，只能與被保護目標一起灰飛煙滅。所謂“死星”，正式的名稱是DS-1戰斗空間站，是星戰系列電影中威力最大的空間作戰武器。

在編導設定中，這座超級空間站的直徑達140千米，表面散布著數千個武裝炮臺：總共有1000門渦輪激光炮、2500門激光炮、2500門離子炮和468個牽引波束發射器。死星上有265675個工作人員、52276個炮手、607360個步兵、25984個帝國沖鋒隊隊員、42782個戰艦補給人員和167216飛行員及補給人員。死星上還載著7200架星際戰斗機、四艘防衛巡洋艦、3600艘進攻穿梭機、1400輛AT-AT、1400輛AT-ST、1860艘投送艦等等。

如此龐然大物同時兼具可怕的破壞力和星際機動的能力。死星的主炮實際上是八座威力巨大的激光發射器，八座一起以最大功率發射時，能夠達到恒星核心級別的溫度，一舉將行星大小的目標擊毀。當然，超級激光炮需要大量的能量，因此死星的大部分空間都被用于容納聚變反應堆，這使得死星在表面護盾被摧毀后顯得十分脆弱。而數百個超大型等離子推進器則賦予了死星不可思議的機動能力。

應該說，死星這樣的空間站，是在宇宙維系恐怖統治的最好工具。但反過來說，其龐大的規模和天文數字般的投入，所產生的效費比相當有限，反而容易成為敵方摧毀的目標。

也許是因為死星的魅力太大，不斷有人試圖將這種效費比有限的武器從銀幕拉入現實。2012年，2.5萬名美國人聯名要求美國國會開建死星。但有人算了一筆賬，以現在全球的生產力，大約需要投入852000萬億美元才能建造一顆140千米直徑的太空站。

無獨有偶，2015年，NASA噴氣推進實驗室的首席工程師穆里希德再次提出了一個現實版死星制造方案——改造一顆合適尺寸的小行星。穆里希德認為，如果能夠有效利用小行星現有的金屬、有機化合物和水，那么死星建造的成本將大大降低。同時，作為發動機專家，穆里希德認為星球大戰中司空見慣的等離子推進器，必然會成為未來宇宙飛船和導彈武器的普遍配置。

除了不靠譜的死星之外，星戰系列電影中出現的很多航天技術，卻被證明是有相當現實意義的。例如從X戰機到巡航艦都要用到的牽引光線系統。過去，一般認為牽引光線完全是星戰系列杜撰出來的技術，但從2010年開始，包括多家研究單位成功將牽引光束引入了分子生物學領域，澳大利亞國立大學以霍斯特.普滋曼為首的團隊，制造出能夠在水上推動漂浮物體朝向光波反方向移動的特殊光波。

隨著科技的進步，牽引光束和等離子推進器等技術將真正為人類開啟星際戰爭時代。到那個時候，誰又能保證星球大戰系列中的X戰機和鈦戰機不會從銀幕中飛向那遙遠的銀河系呢？