單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)之于信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的意義

何昌其 趙林 曾德海

2月5日上映的科幻電影《流浪地球》創(chuàng)造了票房奇跡，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)產(chǎn)科幻電影的新紀(jì)元。電影中的很多科幻元素，無(wú)論是無(wú)比巨大的重聚變發(fā)動(dòng)機(jī)、國(guó)際空間站，還是功能超前的超重型卡車(chē)、單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，均讓人眼前一亮。這些未來(lái)科技看似遙遠(yuǎn)，但并非完全虛構(gòu)，有些技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。比如影片中救援隊(duì)員身上那套猶如機(jī)器戰(zhàn)甲一般，擁有強(qiáng)大戰(zhàn)斗力的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)，就不僅僅只是電影道具。目前，以美、俄為代表的軍事強(qiáng)國(guó)均加大了在單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)方面的研發(fā)和創(chuàng)新力度，可以預(yù)計(jì)，未來(lái)將會(huì)有強(qiáng)力量、快速度和超負(fù)載能力的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)運(yùn)用于戰(zhàn)場(chǎng)，對(duì)信息時(shí)代的戰(zhàn)爭(zhēng)產(chǎn)生重大影響。

電影中的“機(jī)器戰(zhàn)甲”優(yōu)勢(shì)明顯

從電影《流浪地球》中展示的外觀和展現(xiàn)的能力可以看出，救援隊(duì)隊(duì)員身上穿的這套“機(jī)器戰(zhàn)甲”，可以讓士兵活動(dòng)自如、力大無(wú)比，同時(shí)可攜帶各類(lèi)重裝備遂行高難度作戰(zhàn)任務(wù)。這種基于機(jī)械外骨骼的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)主要由頭盔系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、防護(hù)服及背囊系統(tǒng)、智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及導(dǎo)航定位與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成。頭盔系統(tǒng)主要包括全透明防護(hù)罩附帶照明設(shè)備及夜視器材，用于觀察戰(zhàn)場(chǎng)。通信系統(tǒng)主要由單兵電臺(tái)組成，該電臺(tái)既能連接局域網(wǎng)也能接入互聯(lián)網(wǎng)。電源系統(tǒng)由氚動(dòng)力電池組成，可為整套系統(tǒng)活動(dòng)提供至少48小時(shí)以上的電力供應(yīng)。防護(hù)服及背囊系統(tǒng)由機(jī)械外骨骼框架組成，能增強(qiáng)士兵的身體機(jī)能。智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，由智能化微型計(jì)算機(jī)組成，分析數(shù)據(jù)輔助決策。導(dǎo)航定位系統(tǒng)由腕式導(dǎo)航定位模塊加收發(fā)天線組成，提供導(dǎo)航定位服務(wù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由各類(lèi)傳感器組成，提供自檢和外部監(jiān)測(cè)功能。

該單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)緊貼實(shí)戰(zhàn)要求，可根據(jù)任務(wù)需要更換模塊，能遂行復(fù)雜條件下的多樣化軍事任務(wù)，戰(zhàn)場(chǎng)適用性強(qiáng)，優(yōu)勢(shì)明顯。一是單體力量強(qiáng)、續(xù)航能力久。以機(jī)械外骨骼系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用核動(dòng)力電池和液壓助推器裝置，使用堅(jiān)硬的石墨烯外殼，既能發(fā)揮強(qiáng)大的單體力量，又能擁有持久的續(xù)航能力。從電影中我們可以看到，救援隊(duì)員徒手攀爬高達(dá)數(shù)百米的垂直電梯間，抓力之強(qiáng)甚至能使手指嵌入金屬墻面。靠?jī)扇司涂赏蟿?dòng)數(shù)噸重的“火石”進(jìn)行長(zhǎng)距離的徒步行軍。

二是負(fù)重載荷高、武器火力猛。該系統(tǒng)不僅可配備傳統(tǒng)單兵輕武器，還擁有背負(fù)式外掛旋轉(zhuǎn)武器支架，能攜帶一門(mén)多管加特林機(jī)槍?zhuān)匾獣r(shí)可將其改裝為單兵導(dǎo)彈系統(tǒng)。單兵載重的大幅上升，可讓士兵攜帶更多的食物從而極大提升作戰(zhàn)持久度，裝備更強(qiáng)的重武器可極大提升火力強(qiáng)度，強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)力使其能夠穿越復(fù)雜地形并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間機(jī)動(dòng)。

三是信息集成度高、系統(tǒng)功能全。操作人員可在計(jì)算機(jī)的輔助下精確控制系統(tǒng)各個(gè)模塊，完成各種高難度動(dòng)作，測(cè)量各類(lèi)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，通過(guò)腕部計(jì)算機(jī)終端提供決策依據(jù)。該系統(tǒng)還能提供同聲翻譯服務(wù)，可在不同語(yǔ)言間進(jìn)行無(wú)障礙實(shí)時(shí)語(yǔ)音交流，可接入各類(lèi)信息網(wǎng)，共享數(shù)據(jù)信息。比如影片里的中學(xué)生韓朵朵可直接與空間站的劉培強(qiáng)進(jìn)行通話。

各國(guó)加緊研發(fā)“機(jī)器戰(zhàn)甲”

人們常把科幻電影中的“黑科技”看作是未來(lái)科技發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，現(xiàn)實(shí)中單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的研制程度進(jìn)展如何呢？其實(shí)早在2000年，以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家為增強(qiáng)單兵作戰(zhàn)能力，就提出了外骨骼機(jī)器人的概念，也就是人體外部“人工智能”。美國(guó)防部國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）積極推進(jìn)“增強(qiáng)人體機(jī)能外骨骼”項(xiàng)目，旨在研制幫助地面部隊(duì)士兵攜帶更多武器彈藥、更好防護(hù)裝具和更多補(bǔ)給品的外骨骼系統(tǒng)。法國(guó)、德國(guó)等軍事強(qiáng)國(guó)緊隨其后，陸續(xù)啟動(dòng)了多個(gè)軍用外骨骼系統(tǒng)項(xiàng)目，以增強(qiáng)士兵的負(fù)載能力和作戰(zhàn)能力，技術(shù)較為成熟的主要有以下幾種產(chǎn)品。

美國(guó)洛馬公司研制的ONYX機(jī)械外骨骼，基于FORTIS的第二代機(jī)械外骨骼，被美國(guó)陸軍評(píng)價(jià)為“技術(shù)成熟”，屆時(shí)將會(huì)成為第一種實(shí)用化的機(jī)械外骨骼，包含微型動(dòng)力馬達(dá)、關(guān)節(jié)柔軟組件。該系統(tǒng)自重輕，下半身力量強(qiáng)，耗能低，續(xù)航久。配備1360g鋰電池，能讓士兵攜帶82公斤重物進(jìn)行攀爬，可使士兵執(zhí)行任務(wù)過(guò)程中節(jié)省9%的體力，減輕士兵的疲勞感和沉重感，可輔助士兵在山區(qū)執(zhí)行任務(wù)；加州大學(xué)伯克利分校研制的BLEEX外骨骼系統(tǒng)，包含外架、機(jī)械腿以及驅(qū)動(dòng)裝置三部分。外架用于負(fù)重，采用背包式。驅(qū)動(dòng)裝置采用液壓助力，除去自身45公斤重量，還可額外負(fù)重35公斤，而使用者只感受到2公斤的重量；美國(guó)雷神公司研制的XOS-2機(jī)械外骨骼系統(tǒng)，被美國(guó)《時(shí)代》周刊雜志評(píng)選為2010年度“最具震懾力”的發(fā)明。它采用高壓液壓驅(qū)動(dòng)，包含各類(lèi)傳感器和控制器，號(hào)稱(chēng)“鋼鐵俠戰(zhàn)衣”。這套外骨骼系統(tǒng)能使穿戴者輕松反復(fù)舉起重約90公斤的重物，可將3英寸厚度的木板輕松擊穿。

法國(guó)軍方研制的“大力神”可穿戴式外骨骼系統(tǒng)，能夠幫助士兵增強(qiáng)其在戰(zhàn)場(chǎng)上的負(fù)重能力和持續(xù)作戰(zhàn)能力。“大力神”由機(jī)械系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)和背部支架系統(tǒng)組成，穿戴者可在100公斤的負(fù)重下以每小時(shí)4公里的速度持續(xù)行進(jìn)約20公里；由德國(guó)一家工程研究機(jī)構(gòu)于2015年研發(fā)的2Robo-Mate機(jī)械外骨骼系統(tǒng)，包含機(jī)械四肢和背部機(jī)械支撐架，可在軟件的幫助下模擬出人工的行為，將士兵負(fù)重能力提升10倍，同時(shí)還可以保護(hù)脊椎免受傷害。

我國(guó)的機(jī)械外骨骼系統(tǒng)研發(fā)起步較晚，主要分為軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。軍用領(lǐng)域方面，我國(guó)兵器集團(tuán)202研究所于2017年研制成功的星云L70單兵外骨骼機(jī)器人，其額定背負(fù)負(fù)荷35公斤，額定搬運(yùn)負(fù)荷50公斤，平均行走速度為4.5千米每小時(shí)。適用于偵察、巡邏等行動(dòng)任務(wù)。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入自然環(huán)境下實(shí)裝應(yīng)用階段。民用領(lǐng)域方面，由浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的帶有回轉(zhuǎn)馬達(dá)的可穿戴式外骨骼機(jī)器人手臂，使用了帶有關(guān)節(jié)力矩控制的一種新型的靈活的氣動(dòng)人工肌肉。北京大艾機(jī)器人科技有限公司旗下的外骨骼機(jī)器人可為失去站立或行走功能的患者，提供仿人直立行走功能。

“機(jī)器戰(zhàn)甲”帶來(lái)作戰(zhàn)質(zhì)的飛躍

未來(lái)單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)到底如何發(fā)展，我們也許可以從各類(lèi)科幻電影中推測(cè)一二。在2014年美國(guó)科幻電影《明日邊緣》中出現(xiàn)的外骨骼機(jī)器人，能夠操作各類(lèi)重武器，人類(lèi)甚至可以穿著它與外星人展開(kāi)近身搏斗。而《鋼鐵俠》電影中的鋼鐵戰(zhàn)衣則是單兵外骨骼裝甲的終極目標(biāo)。它采用微型核聚變電池，動(dòng)力源源不絕，同時(shí)采用先進(jìn)的納米金屬打造，不僅機(jī)動(dòng)性能好，能上天入地，又有良好的防護(hù)能力，可硬抗各類(lèi)攻擊完好無(wú)損，還能隨意變化各類(lèi)武器，唯一不足的是沒(méi)有護(hù)盾系統(tǒng)。

速度快、力量強(qiáng)、負(fù)載高、防護(hù)好、用途廣、續(xù)航久將是未來(lái)機(jī)械外骨骼技術(shù)發(fā)展的主要方向。該技術(shù)能大幅度提高士兵的適應(yīng)能力，以便在高寒地區(qū)、山地叢林、沙漠戈壁等環(huán)境復(fù)雜區(qū)域執(zhí)行各類(lèi)軍事任務(wù)。還可以裝備于特種部隊(duì)、邊防部隊(duì)、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)以及一線作戰(zhàn)部隊(duì)等，能有效增強(qiáng)部隊(duì)的戰(zhàn)斗力。用于特種作戰(zhàn)、反恐維穩(wěn)、邊境巡邏、搶險(xiǎn)救災(zāi)等軍事任務(wù)或非戰(zhàn)爭(zhēng)軍事行動(dòng)，可提高任務(wù)效率。目前，世界各國(guó)的軍用機(jī)械外骨骼系統(tǒng)還處在快速發(fā)展過(guò)程中，作為提高單兵作戰(zhàn)能力的外部輔助系統(tǒng)，機(jī)械外骨骼系統(tǒng)有著極大的吸引力，但在減少自身重量和電源能耗、增大裝置靈活性、降低成本等方面尚待突破。未來(lái)待技術(shù)取得突破后，基于機(jī)械外骨骼的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)將會(huì)給單兵作戰(zhàn)能力帶來(lái)質(zhì)的飛躍，成為影響信息時(shí)代戰(zhàn)爭(zhēng)勝負(fù)的重要因素。從當(dāng)前我國(guó)機(jī)械外骨骼技術(shù)發(fā)展情況看，此類(lèi)技術(shù)在民用領(lǐng)域應(yīng)用較廣，特別是在醫(yī)療、工業(yè)領(lǐng)域，技術(shù)較為成熟，加強(qiáng)軍民融合，吸收先進(jìn)的民用技術(shù)，既能降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期，又能整合技術(shù)資源、提高軍事科技競(jìng)爭(zhēng)力，以確保我國(guó)未來(lái)能夠在新軍事變革中奪得優(yōu)勢(shì)。

（摘自3月23日《光明日?qǐng)?bào)》。作者分別為陸軍指揮學(xué)院副教授、碩士研究生）