未来战衣——机械骨骼

叶莲娜·库德莉亚采夫

机械骨骼（也称外骨骼）是一种支撑动力装置，可以增强人的体力和耐力，也可以让残疾人借助它站起来。在战场上，它多用作钢板盔甲，不但能增强步兵的单兵作战能力，还能防止步兵受到各种战争武器的伤害，有点类似电影《阿凡达》和《钢铁侠》中的盔甲。

俄罗斯科技集团下属的“礼炮”燃气涡轮机制造科学生产中心也在研究这项新型技术。中心负责人谢尔盖·鲍里索夫介绍道：“不久前召开的国际青年工业论坛暨未来工程师2012，课题就是机械骨骼项目。虽然它不是个新鲜课题，日本、美国等国家已经有不少研究成果，但动力问题一直都没有得到解决。年轻人点子最多，对于选择什么样的动力都有自己的想法，因此最后评选出来的前十强备受俄罗斯联邦工业贸易部和国防部的关注。”

“礼炮”虽然有一笔军用机械骨骼原型研发专款，但用谢尔盖的话说，这笔钱实在是杯水车薪，所以一切研究都还处在“纸上谈兵”阶段，即只画设计图纸，因为实际生产会耗费巨大的人力物力，他们负担不起。

一年前俄罗斯国防部第三中央科学研究所宣布，他们将在2015年前开发出一款可穿戴式外骨骼机械作战服“勇士-21”，其配有火力攻击、防护、控制、生命和能源保障等系统，将有效提高士兵作战能力和防护水平。最开始第三中央科学研究所致力于纳米技术制作新型的外骨骼材料，过了一阵子专家们纷纷要求增加财政预算——他们要求购买外国的防弹背心和外骨骼回来作比较……于是这个项目就不了了之了。

这样看来，起码要等到2020年俄罗斯才有可能为军队配备上机械骨骼。有人担心，到时候俄罗斯在这项技术上已经远远落后于西方国家——美国都已经研发出好几种军用外骨骼的原型了。

起源

人类与机械完美结合的创意古来有之。早在18世纪中期，法国数学家、音乐家雅克·德·沃坎逊就把这个想法变成了现实，他发明的许多杰出的作品，如栩栩如生的机器鸭、机器人“吹笛者”等，都是现代机器人的前身。

第一批真正的外骨骼，不论是军用的还是医用的，都出现在上世纪60年代。美国国防部高级研究计划局（DARPA）曾委托通用电器公司研制一款机械外甲“硬人”（Hardiman），要求这款外甲能够举起700公斤的重物，这在当时可谓是大胆的创举。如果研制成功，前景将一片大好。军队打算把这项新技术用于空军，凭借着机械手，技术人员就可以抓起沉甸甸的炸弹和导弹放到飞机的机翼下方。同样期待这项技术成功的还有原子专家、建筑工人乃至各行各业。

但通用公司花了十年时间也没有成功研制出这款机器外甲。他们做了不少原型，其中还包括机械手。“硬人”配置的机械手能够举起350公斤的东西，但问题在于：普通人可以同时完成30个不同的动作，但以当时的技术水平，机器人是完全不可能做到的。人们需要的是一只灵活的机械手，而不是类似举重机的东西。

在通用公司研制“硬人”期间，来自贝尔格莱德大学机械工程学院的著名的南斯拉夫科学家米奥米尔·乌科布拉托维奇研发出了一款用途截然不同的机械骨骼——不是用于军事目的，而是用于残疾人康复治疗的辅助设备。他认为，机械骨骼应该用于帮助残疾人尤其是丧失活动能力的人们，把它们用作战争武器是一种对科学的亵渎。

同样是机械骨骼，军用和医用机械骨骼之间的差异还是可以从工艺上看出来的：军用机械骨骼采用液压重装置和肌肉收紧感应器，医用机械骨骼则倚仗精密传动装置来搜集大脑发送给肌肉的信号。就好比法拉利和救护车——同样是车，功能却大不相同。但随着科技的进步，它们迟早会合二为一。

进化

2000年，DARPA开始了一项变革性的项目“陆地勇士”（Land Warrior），旨在为士兵研制整套高科技装备系统。未来士兵佩戴外骨骼机器人后，将成为一名超级士兵，拥有无穷的力量，可携载更多的武器装备，火力威力增强，防护水平提高，同时可克服任何障碍，高速前进，不会产生疲劳感。但由于随后到来的全球经济危机，所有实验都中止了，只保留了“增加人体机能的外骨骼计划”（EHPA）——要知道，把身着动辄数十万美元装备的士兵派上战场，那简直是不能容忍的奢侈。“增加人体机能的外骨骼计划”的重点也仅在于提升步兵负重的能力和耐力，同时提高其移动速度。

不过，美陆军纳蒂克士兵研究发展与工程中心对三款外骨骼原型进行过测试。

第一款机械骨骼原型名叫“HULC”。为了维持25公斤的重量，整个骨骼只包括了背部支撑系统和机械脚。HULC没有配备机械手，但穿上它以后士兵可以举起90公斤的重物。HULC配备的锂电池可以工作8小时，同时可以以18-20km/h的时速奔跑——当然，疾速奔跑会让电力消耗得更快。

第二代外骨骼XOS2配置了机械手，而且机械手上还安装了各种各样的控制器，方便进行控制。

这些外骨骼由各种各样的自动控制器、感应器、高强度铝材和钢材组成，它使得操作者可以轻松地提起90公斤的重物以12km/h的时速奔跑。同时它非常轻便，士兵穿着它踢足球、击打速度球、爬楼梯和下坡都不成问题。

但在XOS2的测试中，如果你期待会出现《终结者》和《钢铁侠》中那样的激动人心的战斗画面，恐怕会大失所望——大部分情况下穿着机械骨骼的士兵们都在演示如何搬弹药箱、举起笨重的弹道火箭以及如何小心翼翼地在原地坐下。这种被称为“钢铁盔甲”的外骨骼有个致命缺陷——它没有电池，要连着电线才能动。

还有一款则是日本Cyberdyne公司研发的Cyberdyne HAL。现在已经开发到了第五代HAL-5。这款机械骨骼某种程度上来说是HULC和XOS2的合体。它既有HULC的电池续航能力（2.5-3小时），又有XOS的机械手脚。稍有不足的是HAL-5的负重能力只有20多公斤，奔跑速度也不快——大概是日本设计师觉得军队搬运工不着急赶路。

美国国防部如此急于开发外骨骼是有原因的。“你们知道美国士兵在伊拉克战争中最容易受的伤是什么吗？”万赛·麦克纳尔提少校在防疫健体中心大会上作报告时第一句话就问道，“是弹片伤吗？是流行病吗？不！是肌肉骨骼损伤。”

原来，近五年来美国军队中肌肉骨骼损伤的患病率增长了十倍以上。去年一年医院共诊出90万例肌肉骨骼损伤，即每个服役士兵都为这个病平均去医院两次（美国军队中的服役士兵有54万人）。国家每年要向罹患肌肉骨骼损伤的老兵支付8亿美元。于是也就不难理解，为什么美国国防部如此迫切地需要机械骨骼了。