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单靠技术无法解决!现代战场需求增加士兵负重

时间:2019-01-08 15:40:05        来源:

 

1月7日报道 美国《大众机械 》杂志网站2018年12月26日发表了戴维·汉布林的题为《负重过大的士兵:为何现在美国步兵的负重要超过以往?》的文章。

在这个以网络战、激光武器以及能从世界另一端通过卫星遥控无人机作战为主的计算机化的冲突时代,士兵自身肌肉力量的重要性很容易被忽视。尽管技术不断进步——从某种程度上说,正是因为这个原因——士兵在行军时的负重比以往任何时候(甚至是冷兵器时代)都要大。

究竟发生了什么?过去10年间,机器骡子和可穿戴外骨骼等被大肆宣传的技术有望使士兵们不再携带如此之多的装备。但现代战场的需求却增加了士兵的负重。

这是一个单靠技术可能无法解决的问题。

沉重的历史

步兵负重过大并不是新问题。

公元前107年,罗马将军盖乌斯·马略认为自己的后勤部队拖慢了军团的前进速度,于是他命令士兵携带自己的所有装备。这些装备包括:长达两周的口粮、锯子、柳条篮子、铁锹、水囊、镰刀和镐,以及武器、盔甲和盾牌。这些军团每人负重36公斤,每天行进32千米,由此得名“马略的骡子”。

快进一千年甚至更多,进入中世纪骑士时代。全套战地盔甲重达27公斤左右,但足以使穿戴者在没有辅助的情况下骑上马。例如,穿戴全套盔甲的法国骑士让·德勒曼格尔只需用双手就能从梯子的底部爬上去。

随着火器时代的到来,沉重的盔甲消失了。但很快,沉重的武器弹药就成为士兵们痛苦的来源。在美国南北战争中,一名联邦军士兵往往要携带27公斤的装备,包括一支4.5公斤重的步枪。到二战时,一名美国士兵的负重可能达到34公斤,这就是1944年诺曼底登陆期间许多受伤士兵溺亡的原因。

装甲部队一直都知道,这是一个问题。自1945年以来,美军至少对士兵的负重进行过5次大规模调查。这些调查都得出了士兵负重过大的结论,并寻求减轻他们的负重。但这些努力都失败了,因为现代士兵的负重不仅增加了,还增加了一倍以上。

资料图片:外媒绘制的士兵负重占自身体重的历史对比图,其中罗马军团时期为50%,现代为60%。

资料图片:身背通用机枪及众多装备的美军士兵。(图片来源于网络)

为什么这么重?

2016年,《美海军陆战队时报》报道了力量和耐力的新标准。美海军陆战队普通步兵军官的体能应该达到携带68.9公斤装备步行14.5千米。这个负重听起来也许有些极端,但官方文件都将负重45公斤作为标准。在随后有关这个标准是否现实的辩论中,一名海军陆战队步兵描述了在阿富汗执行任务时负重90.7公斤的情况。

负重如此之大的原因要从防弹衣说起。标准防弹衣加上头盔的重量超过9公斤,如果增加对颈部、手臂、腹股沟和肩部的保护,重量就会增加。英国防务智库皇家三军研究所的杰克·沃特林说:“在中东作战的教训是,防弹衣能救命,因此,默认操作就是把防弹衣都穿上。”沃特林曾深入伊拉克,还直接参加过其他几个战区的行动。

一支M4卡宾枪和弹药又增加了6.8公斤左右。此外,还有手榴弹、食物、水、雨披和衬衣,以及手电筒、夜视仪和医疗包等个人物品。个人装备轻而易举就能达到31.8公斤。

我们甚至还没有提到班和排的武器,让我们面对现实吧:必须有人携带弹药。一枚60毫米口径迫击炮弹的重量为1.8公斤,AT-4火箭弹的重量也是如此。配备给班的M249机枪的弹药带重量为2.7公斤,士兵往往要携带尽可能多的弹药。沃特林说:“你能压制多少火力与谁能获胜有直接关系。”他说:“对弹药的需求不会减少。”

此外,还有令每个技术使用者都头疼的问题:电池。詹姆斯·金在一篇为现代战争研究所撰写的文章中指出:“今天士兵携带的几乎所有东西都需要电池。”配备给排的AN/PRC-117无线电设备的一块电池重1.8公斤。无线电设备的电池消耗得非常快。金估计,普通士兵在执行任务时需要9公斤的电池。

资料图片:美军测试“大狗”机器人,但因行动噪音过大未能实用。(图片来源于网络)

减轻负重

鉴于负重问题似乎越来越严重,美军正在努力寻找减轻负重的方案。五角大楼已经用凯夫拉、碳纤维和其它轻质材料制造各种东西,但这个趋势却带来了一个流传很广的笑话:一名士兵携带了45公斤最轻便的装备。

当然,过去陆军曾使用动物驮运装备这样低技术含量的解决方案。今天,技术公司的设想是让机器人成为现代军队的骡子。尽管像波士顿动力公司“大狗”这样的四足机器人已没有成功的希望(事实证明,它们的噪音太大了),但还有许多轮式替代品。

目前,美国陆军的“小分队多用途装备运输计划”正在测试多种小型自主再补给载具,包括郝氏科技公司的“惩罚者”。海军陆战队已发出获取向前线运送补给的技术信息的请求。2017年11月,英国陆军的“自主战士”演习就包括由小型无人操控载具提供“最后1.6公里补给”,例如履带式“泰坦”和轮式“维京”。

这些机器人可以根据指挥官的指示,也可以利用GPS航路点自行绘制越野路线来自主行动。一个关键的要求是,不能让士兵离开前线去操控机器人。

但这些机器“骡子”的首要目标不是承担人类的负重,而是通过在补给时不再需要暴露士兵来减少伤亡。事实上,如果有了机器人助手,许多指挥官的负重甚至会更多,例如,携带一挺12.7毫米重机枪。

还有一个问题:将所有弹药都放入一台无法躲避炮火且庞大而嘈杂的机器上,也有其内在风险。沃特林说:“如果你把这个载具当作移动武器库,那么它就是一个大得多的目标——如果它被击中,你就失去了所有的弹药和装备。”他说:“这是一个分散风险的问题。”

另一种方法是增加士兵个人的负重能力。洛克希德-马丁公司的ONYX动力外骨骼是一款动力强劲的下半身外骨骼。它不是硬壳,而是一系列从穿戴者身上卸下负重的绑带和关节。美国陆军正在测试ONYX外骨骼和更简单的ExoBoot,后者由德菲公司研制,可以为脚踝提供动力支撑。

不过,问题又来了。尽管负重能力提高了,但这意味着负重也要增加了。使用外骨骼就要增加防护能力,这意味着增加装甲重量,也许还要增加更强的武器。

资料图片:使用外骨骼系统,进行负重测试的美军士兵。(图片来源于网络)

携带越少,风险越大

如果增加负重能力行不通,那么答案也许就在等式的另一边——减少负重。英国陆军一项名为“佩恩计划”的研究发现,士兵携带的弹药数量过多,而绝大部分只是“以防万一”。

指挥官和士兵做了最坏的打算,他们预计补给系统会瘫痪,而这种情况很少发生。“佩恩计划”研究报告提到了在越南的龙潭战役,澳大利亚士兵在那里战斗了两个多小时,每人只用了3个20发子弹的弹匣,最后弹药都没有用尽。

但即使这种做法似乎也充满危险。面对不确定性,指挥官们默认采取一切可能将风险降至最低的做法。

沃特林说:“当需求不确定时,最保险的做法总是让他们带上所有的东西。”

与二战相比,现代军队更厌恶风险。更大的负重可能导致背部疲劳和膝盖问题,但给部队提供更多的保护和火力——以及所有这些需要电池的通信和传感设备——是更重要的任务。

轻装上阵不太可能,除非我们开始接受伤亡增加的风险,在以24小时为新闻周期的现代,这样做的可能性似乎比以往任何时候都要小。(编译/刘白云)

【延伸阅读】单手能提重武器开火!美为士兵配机械臂

近日,美陆军研究试验室(ARL)公开了一种绰号“第三只手臂”的机械辅助臂(如图所示),可以辅助步兵手持步枪或者加挂防弹盾牌等,颇有“未来战士”气息,本图集就此解读。

实际类似的装备早在1986年上映的科幻恐怖电影《异形2》中就曾出现过,片中的未来太空陆战队配备有一种称为M56“智能机炮”的重型枪械令人印象深刻,这种步枪自备有辅助机械臂,便于士兵快速操纵和开火。

影片中,陆战队士兵进行M56火炮操纵演练,可见辅助机械臂的作用之大。

从M56“智能机炮”的设定原稿,可明显看到辅助臂的部分,甚至在手持的部分也有助力组件。

电影《异形2》中,陆战队员使用M56“智能机炮”开火动态图,可见在辅助臂的帮助下,即使是重型武器,人也能操纵自如。

或许是受到电影启发,美陆军研究室最新公开的这种“第三只手臂”辅助臂和电影中的概念十分接近,由碳纤维制成,主要用途之一就是帮助士兵手持武器,不论是在战斗中或者休息状态都可以,缓解士兵压力,

目前的原型“手臂”重1.5公斤,可轻松举起12公斤重的M240通用机枪,也可手持图中的SCAR突击步枪。

多了“一只手”举枪后,士兵装弹匣也轻松了许多。

有了辅助臂支援后,士兵只需单手就能完成举枪瞄准和开火动作,还能在射击时降低后坐力,提高射击精度。图中为了展示辅助臂的效果,士兵还特意背过去一只手,仅用单手射击。

美军士兵单手测试“第三臂”辅助臂开枪动态图。

在辅助臂的帮助下,单手轻松举起作战全重近4公斤的SCAR突击步枪,看似轻而易举。

在使用双手据枪的情况下,辅助臂也能起到减小后坐力,增强射击精度,协助射击稳定性的效果。

除辅助手持武器外,辅助臂的作用还包括当士兵需要腾出手来拿地图、使用无线电或其他物品时,辅助臂可以将武器置于准备状态,缩短突发事件应变时间。另外其还能举起9公斤重的防弹盾牌,提高士兵在巷战突袭时的生存性。图为艺术家绘制的美军未来外骨骼系统想象图,也能看到辅助臂的设计。

除美军外,俄军也在研发类似的外骨骼辅助臂系统,但相关研发进展仍处保密阶段。

也许在不久后,就能在现实中看到电影《明日边缘》中,阿汤哥穿着的这身外骨骼装甲,届时士兵将有“四手相助”,除双手外,还有额外的“机械臂”使用单兵电磁轨道炮和“金属风暴”多管武器系统压制敌军重型部队,起到“一骑当千”的效果。

影片中,阿汤哥使用外骨骼系统及辅助臂进行火力齐射动态图。

图为电影《未来边缘》的外骨骼装甲设定稿,可见两支辅助臂,分别携带了多管榴弹炮和重机枪,火力可堪比“轻型坦克”。

图为士兵穿着外骨骼动力装甲,使用辅助臂搭载的重武器开火设想图。

【延伸阅读】打造“机器人化”银河战队!美军测试新外骨骼系统 可负重20公斤行军

12月18日报道 西班牙《消息报》网站12月9日报道称,美国国防部的计划是将武装部队打造成一支能轻松应对未来威胁的“银河战队”。美国正在研发激光炮和能利用航空母舰起飞的无人战机等先进武器,其最新倡议是对军队进行“机器人化”改造。

洛克希德-马丁公司称,一支选定部队的士兵们将于12月开始试用一款名为ONYX的外骨骼系统。这种外骨骼系统利用人工智能技术来提升每位士兵的力量和能力。

根据协议,洛克希德-马丁公司将在两年内担任唯一供应商。该公司承诺将利用武装部队士兵的演习数据来改进ONYX的组件。

美国《陆军时报》网站称,美国陆军第10山地师将成为首批测试ONYX外骨骼性能的部队。测试目的是检验当士兵在极度艰苦的自然环境中作战时——无论是携带重物还是供应大口径(重型)弹药,ONYX外骨骼在防止士兵受伤和缓解疲劳方面的能力。

多年来,美国内蒂克士兵装备研发中心(NSRDEC)一直在尝试将这种“力量倍增器”装备运用到在不同环境中作战的美军部队身上,但直到现在NSRDEC才相信有望通过洛克希德-马丁公司研发的这种外骨骼系统使之成为现实。

在接下来的6个月中,美军士兵和洛克希德-马丁公司的工程师将共同测试这种装备,寻找问题并提出改进意见。值得一提的是,这并不是第10山地师官兵在这段时间中需要测试的唯一新技术,他们还将测试由美国国防部高级研究项目局(DARPA)研发的“骡子”货运机器人。

ONYX外骨骼之所以能取得进展,还要归功于此前的“人类负重外骨骼”(HULC)项目。HULC项目后被B-Temia公司应用于医学领域,用于帮助四肢严重受损的病人。

打造未来ONYX外骨骼军队的关键在于洛克希德-马丁公司能否研发出“加固型”版本。在国防领域中,“加固型”特指能适应恶劣战区环境的民用产品版本。在这种环境中,必须保证物资能从雪地运送至沙漠,甚至是水中。

美国国防部和洛克希德-马丁公司称,ONYX外骨骼可以让携带20公斤重背包的士兵在坡度达到15度的斜坡上连续行军数小时,士兵只会感受到些许疲劳。ONYX外骨骼最近被《大众科学》月刊评选为年度100项最佳发明之一。(编译/廖思维)

测试人员装备ONYX外骨骼系统进行测试。

【延伸阅读】2014年美军“四大发明”:士兵负重可爬玻璃墙

12月4日报道 美国《赫芬顿邮报》网站11月11日发表题为《本年度医疗保健领域最棒的4项新发明出自军方》的报道称,美国国防部高级研究项目局的唯一职责就是研发有助于彻底改革美国军队的新技术。尽管该部门所取得的大部分重大科学成就都与战争有着直接关系,但为其工作的科学家们也在参与研发最终会改善每个人生活的重大发明成果——现代信息处理技术、全球卫星定位技术以及声音识别技术等。

下面是国防部高级研究项目局2014年开展的与医疗保健有关的一些非常棒的项目。它们对平民百姓而言同样令人兴奋,而且具有实用性。

发明一:神奇护甲。

军人们在背着大包行军的时候跳跃、蹲伏和奔跑。这种轻巧的护甲就像是穿在普通裤子里面的防寒服,能够模仿腿部肌肉和肌腱的动作,帮助军人们避免受伤,并加强其负重能力。这种护甲在战场以外有着更多的潜在用途。哈佛大学维斯生物工程研究所的康纳·沃尔什博士指出,这一发明有朝一日可能会被用来帮助残疾人更加轻松自如地行走。

沃尔什说:“我们的目标是使用这些系统,从而对健康人和残疾人的身体活动性能产生积极影响。”

沃尔什继续说道,“我们因它对老年人、军人、急救人员以及参加体育活动的人所具有的潜能而感到兴奋。它的潜能真的非常巨大。”

发明二:“补脑”装置。

这些被称作“神经义肢”的可植入无线设备将能够帮助人们克服由于创伤性脑损伤或相关疾病造成的记忆力衰退和丧失的问题。它们将帮助各个受损大脑部位之间“弥合鸿沟”。这将使人们产生新的记忆或恢复旧有记忆。

上述工作由加利福尼亚大学洛杉矶分校和宾夕法尼亚大学共同组建的团队牵头开展。加利福尼亚大学洛杉矶分校重点关注大脑的内嗅区。此前有研究显示,这个部位在受到刺激的情况下能够帮助人类记忆。另一方面,宾夕法尼亚大学的研究人员则在努力了解大脑中更多的区域是如何共同作用形成记忆的。这一项目被称作“恢复积极记忆”项目,并获得了为期4年的资助。

据疾病控制和预防中心估算,大脑遭到击打或撞击而产生的创伤性脑损伤每年会对170万美国人造成影响。在因创伤致死的美国人中,有30.5%的人曾有过遭受创伤性脑损伤的经历。这一问题同样对军人造成了影响。国防部高级研究项目局介绍说,自2000年以来,有27万人经诊断为有创伤性脑损伤。

发明三:除菌“魔盒”。

败血症是人体对细菌感染所产生的极端炎症反应。它每年在全世界会殃及1800万人,其中有30%至50%的患者因此而丧命。这种发明模仿人类脾脏的功能,会从血液中除去危险的病原体,从而降低败血症的反应程度。人们通常会使用抗生素治疗败血症,但这种治疗方法并不是最理想的,因为要正确找出引发感染的相关细菌并确定对付这种细菌的最佳抗生素需要花费不少时间。而这种鞋盒大小的发明有望帮助人体的血液在几小时内被清洁干净,医生们也无需再费力找出究竟是哪种病原体致使患者生病了。

发明四:“壁虎”短桨

国防部高级研究项目局下属的“Z人”计划研发的攀爬短桨能帮助人们如同壁虎一样爬上玻璃墙。它在军事领域很明显大有用武之地。它们令战士能够在背着装得满满的作战装备的情况下,爬到市区建筑物的玻璃幕墙上。

壁虎是动物王国的爬行冠军。因此,国防部高级研究项目局自然而然会从壁虎身上得到启发,帮助美军在城市环境中应对一些曾在对抗演习时遇到的挑战。就像国防部所追求拥有的其他许多能力一样,我们认为自然界的某些动物进化出的垂直爬行能力是解决上述问题的有效途径。相关人员需要了解壁虎爬行时涉及的生物学和物理学原理,然后把这些现象进行逆向设计,研发出适合人类使用的人造攀爬系统。

据国防部高级研究项目局介绍,截至目前,这种短桨的最佳表现是,一位体重218磅的攀登者背着50磅重的背包能够在垂直的玻璃表面上攀爬25英尺。

我们不想撒谎。看来这项发明对平民百姓来说似乎没有任何特殊用途,但它确实非常、非常棒。(编译/王宇丹)

资料图片:“超级战士”可携带大量物品(图片源于网络)

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