上文书说到美国的越战期间,学生们的反战行为弄的鸡飞狗跳。因为战争的缘故,国防预算也非常紧张。战争一开,银子就花得像淌水一样。征召大批的兵源是要花费大量的钱的。那些枪炮弹药也不是免费的。所以美国的国防预算捉襟见肘,DARPA的资金当然也就受影响。在越南战争期间,DARPA的工作,主要还是为越南战争服务。不过在整个60年代,美国人还是搞了很多越南战争以外的研究。

1963年,DARPA支持的阿雷西博天文台正式开始工作。1964年,第一只鼠标出现,背后也有DARPA的研究资金支持,虽然在这不是什么大钱。DARPA就是以这样的模式在工作,他们藏在幕后。用资金和项目作为指挥棒在调动全美国的各种科学研究,特别是在计算机领域,70%的资金是来自于DARPA的,尽管看上去是各个大学在研究。他们只是考生,出题目的考官是DARPA。

斯坦福研究所机器学习小组负责人查尔斯·罗森在1964年提出了一项建议,他提议建造一种机器人,这东西只有在科幻小说里才有,当时的计算机根本没办法应付那么复杂的计算。即便如此,罗森知道DARPA可能会看得上,会愿意掏钱。果然,DARPA动了心,掏了75万美元,相当于今天的600万美元左右。

第一台自动寻路的机器人沙基

6年后,罗森的团队鼓捣出了一个机器人叫沙基(Shakey),它有3个轮子,靠步进电机驱动,因为它走的时候摇摇晃晃的,因此才起名字叫“沙基”。这个机器人尽管简陋,但却是一个里程碑。机器人拥有电视摄像头,三角测距仪和碰撞传感器,并通过无线电和视频连接到DEC PDP-10和PDP-15计算机上。就靠这些数据,机器人沙基能够完成物体识别和路线规划。可以按照命令推开某个障碍物。为了实现自动路线规划,程序员们设计出了两种经典的导航算法:A*算法和可视图法。这些算法都是网络游戏最常用的算法之一,算法基础就是那个时代奠定的。不过那个时代的计算能力太差,人工智能的研究要到21世纪才会有大的起色,暂时还不会产生很大的作用。不过DARPA推出的下一个项目才真正改变了我们的世界。他们启动了ARPANET的研究。当时国防部高级研究计划局一直叫ARPA(到1973年才在前面加了个D,称为DARPA),所以网络系统的名字也很直白,就是ARPA+NET。

美国国防部认为,如果仅有一个集中的军事指挥中心,万一这个中心被原苏联的核武器摧毁,全国的军事指挥将处于瘫痪状态,其后果将不堪设想,其后果将不堪设想。即便是各个节点都还在,通信被切断的话,指挥系统也会完蛋。

鲍勃·泰勒

尽管当时已经出现了连线系统,但是都是点对点的模式。推动了ARPA网建设的泰勒曾经回忆过当时的情景。他的办公室有3套终端系统,每一个连接到不同的计算机上。一个要连接到系统开发公司的Q32计算机,另外一个终端是连接到加州大学伯克利分校的。还有一台连接到东海岸的麻省理工。泰勒总要在几台终端机面前走来走去。而且不同的计算机系统使用的操作方式也不一样,命令也不一样,泰勒的脑子要不断的切换,当然是很累的一件事。他当然会冒出一个念头,为什么要这么傻乎乎的来回走路呢,为什么不能用一台终端机解决问题呢?泰勒后来成为DARPA下属的信息技术办公室的领导,他以这种身份推动了ARPA网的诞生。

在当时,兰德公司也开始设想一种可以分组交换的网络系统。英国国家物理实验室的戴维斯也在1965年想到了类似的办法,分组交换这个词就是戴维斯先提出来的。利用这种技术可以建立一个个分散的指挥系统——它由一个个分散的指挥节点组成,即便部分节点被摧毁,其它节点仍然能正常工作,这个系统是有一定的抗打击能力的。苏联总不能把全国的网络都打坏吧。

泰勒自己是领导,他号称是“没有手指的钢琴家”。他从麻省理工挖来的罗伯茨,由罗伯茨来担任项目经理。1967年,罗伯茨来到高级研究计划局,动手筹建自己的“分布式网络”。1968年,罗伯茨提交了研究报告《资源共享的计算机网络》,其中大力宣扬的就是让“ARPA”的电脑达到互相连接,从而使大家分享彼此研究成果。根据这份报告组建的国防部“高级研究计划网”,就是著名的“ARPA网”,拉里·罗伯茨也就成为“ARPA网之父”。这个网络不不仅有足够的健壮性,而且还能使得大家的信息及时共享。计算机的资源得到充分的利用。因此学术界也是支持的。当时大型的计算机很少,都在为国防军工服务,假如大学的教授可以轻松的连接到这些大型计算机上,调用大型计算机的资源的话,他们是求之不得的。

1969年,ARPA网的一期工程建成。当时只有4个结点,分别是洛杉矶的加州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学的4台大型计算机。10月29号上午的10:30,加州大学洛杉矶分校的学生查尔斯·克莱恩往斯坦福发了第一个指令login,在计算机系统崩溃之前,只发出去两个字母,也就是“lo”。过了一个小时,系统才从崩溃中恢复过来,顺利的发出了登录指令。两边的计算机正式连通。第一个永久性ARPANET连接是在1969年11月21日,加州大学洛杉矶分校和斯坦福之间建立的。到1969年12月5日,四节点全部进网,网络正式建立。这就是现代互联网的雏形ARPA网建立的过程。

1975年,接入网络的主机已经有100多台了。管理被移交到了国防部的国防通信局。

1973年,TCP/IP协议诞生。这个协议能在占用资源很小的情况下,尽量可靠的传递信息,是现在互联网的基础。没这东西,一切都玩儿不转。TCP/IP协议的诞生也离不开DARPA在背后的支持。整个ARPA网上越来越多的主机开始使用TCP/IP协议。

正是在1973年,美国通过卫星和英国的网络实现了对接,和挪威的预警雷达也实现了联网。美国本土和夏威夷之间也形成了卫星通信线路。到此为止,互联网这个词才正式出现。1976年,英国女王亲自发出了世界第一封电子邮件。当然,都是别人准备好的,估计她就是敲了一下回车罢了,只是个象征意义。

到了80年代,TCP/IP协议被写进了UNIX系统的内核,成为互联网的标准。到1983年,大家已经全都转到TCP/IP协议。军方顺势就从这个网络退了出去,军队内部的信息走另外一个独立的网络。于是,ARPA网成了防务承包商,大学科研人员的乐园。1986年,美国国家科学基金建立NSFnet网络系统,这个网络是对外开放的,各个大学、研究机构、乃至私人企业都可以参与。因此NSFnet取代了ARPA网的作用。当网络的节点增长到一定程度,也就不需要美国国家的扶持了,互联网实现了商业化运营。ARPA网在1990年顺利关闭,结束了自己的使命。

大家不妨去设想一下,假如DARPA不是和大学机构合作,而是自己招聘人马自己搭建一个纯粹内部的指挥网络系统。那么互联网还会是今天这个样子吗?美国人从一开始走的就是军民融合的路子。这可以说是一举两得的事情,值得我们好好去思考。现在不光是美国的NASA等等国家机构开始借鉴DARPA的模式,就连Google这样的企业也开始借鉴这样的模式。

70年代,DARPA逐渐找到了自己的突破口,那就是信息通信系统,这对现代战争的影响非常大。50年代的战场指挥系统被称为C2系统,也就是指挥与控制。到了60年代,根据越南的经验,提出了所谓的C3系统,也就是指挥、控制、信息。到了1977年,美国人又加上了情报,被称为C3I系统。到现在又加上了计算机,叫做C4I,最近又提出了监视与侦察,于是C4I就变成了C4RS系统。反正字母越多,事儿越麻烦。但是这也说明了现代战争电磁环境的复杂性。这背后的推动者就是DARPA。

70年代中期,DARPA开启了一个全新的项目,那就是海弗蓝计划。越南战争期间,美国空军损失惨重。被打掉了很多飞机。主要是被地面的地空导弹和高射炮打掉的。不管是地空导弹也好,高射炮也好,都是靠雷达去指挥的。

RB57D高空侦察机

1959年10月7号,在通县上空。我国的543部队用萨姆2导弹把台湾的RB57D高空侦察机打下来了。这是世界上第一次用地空导弹在实战中击落敌机。后来我国还创造了多个奇迹,比如拉着萨姆2打游击。用近快战法对付敌人的雷达告警器。这些招数当然都传授给了越南的地空导弹部队。苏联人也知道近快战法,他们做了进一步的改进,搞出了一个东西叫“假负载”。

美国人的飞机上有雷达告警装置。当他们发现雷达波死盯着自己这架飞机的时候,他就知道自己被别人发现了。需要马上采取措施溜走。我国导弹部队采取的措施就是尽量压缩雷达的开机时间。等飞机飞近了雷达突然开机,敌机即便是发现了自己被雷达瞄上了。还没来得及做出反应,就被我们的地空导弹打下来了。这就是所谓的“近快战法”。但是雷达开机再快也还是要花一段时间的。防空作战可是争分夺秒,特别是对付高速飞行的喷气式飞机。苏联人的办法是雷达不关机。本来能量应该转化成无线电信号,通过天线发射出去。现在不让能量通过天线发射出去,而是让能量接到一个大电阻上去烧开水。如果需要,直接扳动开关,能量从烧开水的假负载马上切换到天线上,马上发射出无线连信号,反应速度更快。

SA-2地空导弹,苏联代号C-75

战场上的电子对抗是非常复杂的,美国人又发明了可以干扰地空导弹雷达的干扰吊舱。在1965年,平均16枚萨姆2导弹就可以打下一架飞机。1968年,美国人加强电子干扰以后,平均要100枚导弹才能打下一架。即便如此,等到越南战争打完,美国清点了一下损失,在13年的时间里,美军在越南损失了3720架固定翼飞机和4868架直升机,共计损失了8588架飞机,平均每天损失2架飞机。

1973年发生了赎罪日战争。以色列在18天里面损失了109架飞机。阿拉伯国家的空军都是苏联一手调教出来的,尽管学生没能学到老师的真传,这场战争仍然打的以色列心惊肉跳。假如战争时间再拖长一点儿,以色列的飞机是要打光的。美国和欧洲也在评估。苏联主导的华约国土防空雷达网都是非常强的,要比埃及人更厉害。照这个打法。两个礼拜,北约国家的战斗机就全部打光了。消耗太快,根本支撑不起。

以色列的鬼怪式战斗机在躲避地面萨姆2的打击

DARPA就这个问题向5家飞机设计公司进行咨询。究竟该如何降低雷达信号的反射强度?有没有办法把这种飞机造出来?仙童公司和格鲁门公司拒绝参与讨论。估计他们觉得这事儿没戏。通用动力公司坚持采用电子干扰的方法解决问题。剩下两家是麦道公司和诺斯罗伊普公司。他们两家公司各拿了10万美金开始了研发工作。

克希德公司听说了这事儿以后,主动找上门儿来。他们已经多年没有设计过战斗机了。他们参与了中央情报局的A12截击机计划,A12项目后来发展成了SR71黑鸟侦察机。这种飞机可以飞到3倍音速3万米高空,是世界上飞得最快的侦察机。而且它采用了比较强大的电子干扰技术和一定程度的隐身技术。所以它多年在中国周围以及朝鲜和越南溜来溜去,就是没有被打下来过。

SR-71 黑鸟高空高速侦察机

洛克希德公司臭鼬工厂的主管本·里奇和洛克希德的技术总监马丁与中央情报局和空军进行了沟通。他们得到了许可,允许把A12项目的一部分设计经验告诉DARPA。主要就是4条:

  1. 发动机与飞机内一切金属结构必须用吸波材料进行屏蔽;
  1. 不能被屏蔽的结构必须用透波材料制造;
  1. 为防止S波段和X波段雷达的探测跟踪,飞机的外形必须能把入射波反射到远离雷达的无威胁方向;
  1. 为降低反射,飞机的外形边角应该柔和过渡,例如翼身融合结构。

DARPA一开始不同意洛克希德的介入。因为这个项目的启动预算不够,他们付不起第3家公司的预研费用。但是洛克希德公司属于“自干五”,宁可自备干粮和行李也要加入这个项目。最开始设计师问设计专家奥瓦霍塞如何设计外形以达到降低 RCS 的目标,奥瓦霍塞回答说:“这很简单,你只要用平坦的表面将雷达波反射开,在把一系列这样的平面组合起来,边缘偏离雷达探测的方向,基本上这样就可以把辐射能量都反射到了雷达视角以外的方向。”随后他在一张纸上画了一架看起来十分怪异的具有多面体外形的飞机,正是这段简短的谈话和这张粗略的手稿,为后来方案定下了基调。当时的大型计算机算不了太复杂的形状,要把复杂的外形分解成一个个的小三角去计算,设计成多边形也有利于降低计算量。等他们把做好的模型拿到实验室里去测量,发现跟他们的计算误差很大,和实际的效果完全对不上。好在美国空军的研究部门翻译了一份苏联人乌菲姆谢夫写的论文。这份论文告诉了大家无线电波的衍射应该如何计算?

按照苏联人的发现。无线电反射信号的强度其实跟物体的体积大小没什么关系,只跟物体的边缘有关。也就是说处理好这些边缘的话,一架庞大的飞机反射信号可以做到非常弱。这篇论文就奠定了现代飞机隐身理论的基础。洛克希德万万没有想到,竞争对手苏联居然送了自己这么一份大礼包,苏联人打死都想不到这份论文会有这么大的作用。

很快,洛克希德公司就修改了他们的程序。根据新的理论,他们设计了20多种不同的造型,把这些模型拿到计算机里面去计算。修改以后的评估程序果然不负重望,选中了一个菱形的造型,有点儿像红缨枪的枪头。很多人担心这个东西根本就飞不起来。因此给这个造型起了个名字叫“无望的钻石”。

当然,洛克希德的非设计师都是经验丰富的行家,他们不会平白无故设计一个多面体出来的。当时NASA在研发航天飞机,在此之前他们做了一连串的升力体实验。就是说,一个飞行器,假如没有机翼,只靠机身能不能产生足够的升力保持飞行。这种升力体能不能保持有效的操控。NASA是有考虑的,他们想让载人飞船能够滑翔降落,假如只靠身子,不用装机翼也能滑翔回来,那么不就最好不过了吗?带着两个机翼上太空,太累赘了。那东西在太空是没有用的。

X-24A、M2-F3、HL-10

很多升力体实验飞机的造型都像个长尾翼的鸭蛋,操控性不好,NASA的X24B这架试验机的造型就像个三角形的箭头。操控性还算是可以的。

X24B和X24A长得一点都不像

洛克希德的设计最开始的造型有点像X24B。只是X24B还是走圆弧线的,洛克希德的“无望钻石”是多边形,全是直线构成的。等到一帮人做成模型放进风洞去吹风,他们先发现这个多面体是飞不起来的。不得已,把三棱锥的两侧边缘延长。外形从红缨枪头变成了燕尾镖。这下升力足够了,操控性也得到了改善。而且雷达反射截面也没有增大多少。

改进后的方案

设计方案确定下来以后,几家公司要到DARPA去交作业了。麦道公司拿不出作业,等于是直接出局。诺斯罗伊普和洛克希德拿到了150万美元,两家厂商去建造木质模型,用来对比雷达反射性能。洛克希德借用了竞争对手麦道的试验场地。他们用一个杆子把飞机模型举到半空中,用雷达来测试反射信号的强度。雷达操作员等的都不耐烦了,这帮人说要把飞机装到杆子顶上,怎么这么半天来还没装好啊?洛克希德的人告诉雷达操纵员,已经装好了。雷达操作员不信,是不是被风给刮掉了?这哪有风啊?操作员突然发现有回波信号了。洛克希德的实验人员出去一看,模型上蹲着一只鸟。要是这只鸟不落在模型上,雷达操纵员就啥都看不着。其实模型明明就在上面顶着呢。这只鸟的反射都比飞机模型要厉害得多。可见飞机的反射截面有多低。

洛克希德的方案在做测试

等到空军的人来做对比测试,两家提供的模型反射截面都比支撑的那根杆子要小,说明两家的能力都不错。没办法,洛克希德不得不花了十几万美元改进那根杆子。诺斯罗伊普也设计出了自己的计算程序,底层原理还是来自乌菲姆谢夫同志的论文。最终的评估结果出来了,洛克希德团队赢了,屁股方向的反射比诺斯罗伊普低的多。于是海弗蓝项目花落洛克希德。不过DARPA为了保持大家的团结,给了诺斯罗伊普另外一个项目,代号“沉默蓝”,两家都有收获。

下一步,洛克希德就需要制造一架真正能飞的原型机了。可是洛克希德又碰上了一个麻烦,那就是没钱。前几年陆续爆出洛克希德公司的一系列丑闻,洛克希德公司差点就挂了。这到底是怎么回事儿呢?下回再说。

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