10月23日，新美國安全中心發佈“超級士兵”系列的第五份報告《新興技術》，分析新材料、外骨骼、機器人、輕型作戰能源等4個新興技術領域的發展趨勢及侷限性，併爲美陸軍提出發展方向和投資重點建議。

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調查結果

二戰中，步兵是美軍第三大致死兵種，僅次於炮兵和潛艇兵。二戰以來，美80%傷亡人員來自步兵，而步兵僅佔總兵力的4%。導致步兵生存能力差的重要原因是人的載重能力有限，體重增加會阻礙機動性。而新興技術可提高士兵的生存能力、機動性、殺傷力和態勢感知能力。新材料、外骨骼、機器人、輕型能源技術4個新興領域可通過以下方式改變步兵的生存狀態：減輕士兵裝備重量；提高士兵機動性；增強士兵力量；減輕士兵負重；在不犧牲機動性前提下提高士兵的載重能力；不增加額外重量情況下提高士兵生存能力和效能。

▲一名士兵展示洛·馬公司“ONYX”下身外骨骼。外骨骼可以幫助作戰人員在不平坦的地形上搬運重物，減少能量消耗

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新興技術的發展趨勢和侷限性

（1）長期來看，軍隊可採用更好的裝甲材料，但短期內較難顯著改善材料性能。

（2）剛性和柔性外骨骼的概念驗證原型已在實驗室建立並演示，但在部署前需進一步完善。

（3）短期內，聯合外骨骼及機械護甲可輔助運動，減少5%～10%的能量消耗，改善機動性，抗疲勞，提高生存能力。

（4）從長遠看，硬質外骨骼是唯一可能真正打破限制，提高殺傷力、機動性和防護力“鐵三角”的技術。外骨骼可從根本上改變徒步士兵效能。混合燃氣-電力方案可以使外骨骼在作戰應用中更具持久性。

（5）機器人隊友可以攜帶士兵裝備，快速補給，並提高士兵的態勢感知能力和殺傷力。

（6）機器人隊友也可通過盾牌或其他裝置保護士兵免受彈道和爆炸威脅，也能促進高撓度材料的出現，爲防護材料開闢新天地。

（7）計算機處理技術提高了機器人系統的自主性，但其動力問題還需進一步解決。

▲Courtney Webster博士通過DARPA的“Warrior Web”計劃，改進了哈佛大學研發的一種柔性外骨骼。

（8）能源補給是徒步士兵的長期載重負擔，也是機器人和外骨骼等防護增強技術的限制因素。

（9）讓“機器騾子”攜帶電池或快速補給，可作爲物流解決方案，但這一方案僅增加了電池數量，並不能解決動力問題。

（10）混合電力解決方案適於短時內安靜運行的大型物理系統，如機器人隊友或外骨骼等。

（11）在戰場上可使用有機能源、太陽能以及能量捕獲設備來輔助電力設備提供電力。

▲士兵攜帶16磅重的電池可以執行72小時的任務

（12）長遠看，與熱光電池耦合的放射性同位素電池可能是潛在的解決方案，但它無法爲外骨骼、機器人隊友等耗電量大的設備提供足夠動力。

03

調查結果

陸軍在新材料、外骨骼、機器人、輕型作戰能源技術領域的投資重點和發展方向應爲：

（1）採用裝甲材料的對沖策略，投資金剛石或二維聚合物合成等基礎研究，同時繼續改進現有裝甲材料。

（2）開展機械護甲和外骨骼開發計劃，包括原型設計、實驗、概念開發和研究，以開發成熟的機械護甲和外骨骼技術及概念，在5年內過渡到下半身外骨骼採辦項目，10年內完成全身外骨骼採辦。

▲美國陸軍研究實驗室的研究人員正在對一名穿着機械護甲的戰士進行能量消耗測試

（3）繼續投資發展機器人隊友項目，如班組多用途運輸裝備計劃和自動貨物補給系統，減輕士兵負擔，提高士兵機動性和效能。

（4）研究新材料，爲機載航空或地面機器人隊友提供彈道和爆炸威脅防護。

（5）繼續發展機器人隊友項目，提高士兵殺傷力、態勢感知能力和生存能力。

（6）儘可能多地採用商用能源解決方案，如電動汽車電池或結構碳纖維電源。

（7）投資可快速進行軍事應用的研究，如生物電池、能量捕獲和機器騾子的混合電動發動機。

（9）與彈藥或水類似，預計未來能源仍是陸軍必須管理的有限資源。

來源：美國CNAS網站/圖片來自互聯網

軍事科學院軍事科學信息研究中心   薛曉芳

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