揭秘美軍“昆蟲間諜”

8月13日至15日，一場頗具規(guī)模的無人系統(tǒng)展在美國首都華盛頓亮相。其中，無人機(jī)與仿生機(jī)械備受關(guān)注。

未來的某一天，當(dāng)你站在窗前欣賞窗外的風(fēng)景時(shí)，一只蚊子可能會(huì)在你周圍拍動(dòng)著翅膀發(fā)出嗡嗡的響聲，你要當(dāng)心了，因?yàn)樗锌赡苁侵弧伴g諜蚊子”。目前，美國軍方正在利用仿生學(xué)原理研制此類微型飛行器，用來刺探敵情、偵察地形以及拍攝照片。

微小如蜂 難被察覺

忘了那些目前正在追蹤恐怖分子的又慢又吵的無人機(jī)吧，想象一下一大群微型無人機(jī)在敵方無法察覺的情況下隨意進(jìn)出防空系統(tǒng)層層布防的敵方領(lǐng)空的情景吧——這就是美國空軍設(shè)想的未來場景。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，美國空軍要求無人機(jī)生產(chǎn)商研發(fā)更多的微型飛行器——納米無人機(jī)，這種無人機(jī)可以遠(yuǎn)距離飛行以對敵方進(jìn)行偵察。

美國空軍一位官員表示，這些像昆蟲一樣大小的監(jiān)視無人機(jī)尤其可以在太平洋地區(qū)發(fā)揮巨大作用。

早在2007年，在一次反戰(zhàn)示威活動(dòng)上空盤旋著一群怪誕的飛行物，這招致人們對美國政府涉嫌秘密研發(fā)昆蟲無人機(jī)的指責(zé)。官方的否認(rèn)以及昆蟲學(xué)家有關(guān)它們實(shí)際是蜻蜓的說法，都未能平息人們的猜測。

接下來的一年，美國空軍揭開了昆蟲大小間諜飛機(jī)的神秘面紗，聲稱它們“微小如大黃蜂”，難以被發(fā)現(xiàn)，并可飛入建筑物中“進(jìn)行拍照，錄音，甚至襲擊抵抗分子和恐怖分子”。

研究表明，基于昆蟲結(jié)構(gòu)力學(xué)可以設(shè)計(jì)出微型飛行器，能夠在戰(zhàn)場上空盤旋執(zhí)行偵察任務(wù)?？茖W(xué)家們從那些經(jīng)過千萬年進(jìn)化具備了完美飛行條件的動(dòng)物身上獲得了啟發(fā)。

長期以來，美國國防部高級研究項(xiàng)目局一直在對納米-仿生微型無人機(jī)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究。研究人員現(xiàn)在研發(fā)出的仿生無人機(jī)，有蟲子的眼睛，蝙蝠的耳朵，

鳥的翅膀，甚至還有蜜蜂的絨毛等，以感知生物、化學(xué)和核武器。

載重量大幅提升可抗強(qiáng)風(fēng)

目前，美國研制出的納米無人機(jī)平臺(tái)主要有三種：固定翼、旋翼及撲翼式。

早在1996年，美國國防部高級研究項(xiàng)目局就同航空環(huán)境公司簽署了一份研制合同，進(jìn)行制造微型無人機(jī)的可行性研究。該公司隨后制造出了“黑寡婦”固定翼微型無人機(jī)。這種無人機(jī)采用飛翼式布局，整體形狀為長方形，翼展15.2厘米，重量不到85克。該機(jī)前部裝有螺旋槳，靠電池帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。該機(jī)采用無線遙控方式，可連續(xù)飛行30分鐘，飛行半徑1.8公里，機(jī)上裝有一部攝像機(jī)和傳輸設(shè)備。

隨后幾年，航空環(huán)境公司還開發(fā)了這種無人機(jī)的鋰電池和燃料電池版本，載重量和飛行距離都有了很大提升。

而在旋翼機(jī)方面，美國Lutronix公司曾研制出一種微型旋翼無人機(jī)。該機(jī)續(xù)航時(shí)間為30分鐘?？梢圆捎脝涡砗蛯D(zhuǎn)雙旋翼的不同類型?；拘椭睆綖?0厘米，重316克，有效載荷大約100克。美國賓夕法尼亞大學(xué)GRASP實(shí)驗(yàn)室在2012年也展示了像蜂群一樣成群飛行的由20架納米4旋翼無人機(jī)組成的同步飛行陣列。

目前，絕大多數(shù)飛行器都依靠水平旋翼或者螺旋槳來提供動(dòng)力，這限制了它們在狹窄空間里活動(dòng)的能力。而撲翼式無人機(jī)通過模仿鳥類或昆蟲的飛行方式，可以解決這一問題。2011年，美國航空環(huán)境公司推出一款名為“納米蜂鳥”的撲翼式無人機(jī)，堪稱仿生機(jī)器人的典范之作。該無人機(jī)外形酷似蜂鳥，長僅16厘米，重量不及一個(gè)5號(hào)電池。“納米蜂鳥”無人機(jī)的翅膀像紙一樣纖薄，每秒鐘能拍打20-40次。通過改變翅膀的角度和形狀對飛行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整，它在空中的盤旋時(shí)間能超過11分鐘。這個(gè)小巧的“蜂鳥”身上安裝有微型攝像機(jī)和遙控裝置，可以從窗戶或其他小開口飛進(jìn)飛出，可用于室內(nèi)外偵察。它在空中十分穩(wěn)定，即使在強(qiáng)風(fēng)中也具有良好的操控性。

此外，美國還研制出了一種“納米蜻蜓”。這種無人機(jī)翼展僅有5厘米，最高飛行速度為每秒15米，可以連續(xù)飛行15分鐘。機(jī)上安裝有電子元件、電池、攝像機(jī)、控制器等。

微型仿生無人機(jī)可以遠(yuǎn)距離飛行以對敵方進(jìn)行偵察，對美軍而言，這些像昆蟲一樣大小的監(jiān)視無人機(jī)可以在太平洋地區(qū)發(fā)揮巨大作用。

尚難突破防空網(wǎng)潛入偵察

美國的傳統(tǒng)盟友英國曾在阿富汗戰(zhàn)場上部署了一種名為“黑色大黃蜂”的納米無人直升機(jī)。該機(jī)長約10厘米，高約2.5厘米，重量僅有16克，航程約為800米，

最大時(shí)速為每小時(shí)35公里，可連續(xù)飛行30分鐘。這種納米無人機(jī)安裝了微型攝像機(jī)，可以將拍攝到的畫面即時(shí)傳送到手持式控制終端。它可由軍人遙控飛行，也可以在輸入坐標(biāo)后自行飛到目的地。

不過，盡管納米無人機(jī)可以做到“隨風(fēng)潛入夜，偵察細(xì)無聲”，但要真正突破防空網(wǎng)潛入偵察，這種無人機(jī)還面臨著重重難關(guān)。

首先，由于納米無人機(jī)體型小巧，使其搭載的電池的體積和容量有限，導(dǎo)致其飛行時(shí)間和航程較短以及有效載荷較小。已面世的納米無人機(jī)的航程從幾百米到數(shù)公里不等，僅能執(zhí)行戰(zhàn)術(shù)性的戰(zhàn)場偵察任務(wù)。未來使用燃料電池等下一代電池技術(shù)或利用機(jī)身天線接收地面?zhèn)魉偷奈⒉芰康姆绞侥軌驍U(kuò)展無人機(jī)的航程，但要成為真正的間諜無人機(jī)，還需要技術(shù)方面的突破。

納米無人機(jī)體積小而速度低，機(jī)翼載荷很小，飛行更像小鳥和大昆蟲，幾乎不存在慣性，很容易受到不穩(wěn)定氣流，如城市樓群中的陣風(fēng)以及風(fēng)雨的影響。在這種情況下如何保持其航線，并可執(zhí)行操作人員的機(jī)動(dòng)命令，是飛行控制方面的一大挑戰(zhàn)。

此外，納米無人機(jī)要執(zhí)行偵察或間諜任務(wù)，機(jī)上必須搭載各種偵察傳感器，如電視攝像機(jī)、紅外、音響及生化探測器等。這些都必須是超輕重量的微型傳感器，因而部件小型化是傳感器技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。一旦飛到空中，納米無人機(jī)需要保持它與操作人員之間的通信聯(lián)系，而這種無人機(jī)的尺寸限制了無線電的頻率及通信距離，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信也成為納米無人機(jī)未來發(fā)展道路上的主要挑戰(zhàn)之一。

不過，仿生納米無人機(jī)技術(shù)正在突飛猛進(jìn)，也許數(shù)年之后，爬到你身邊的蟑螂或飛進(jìn)室內(nèi)的蒼蠅竟然是來竊聽和竊照的間諜；也許當(dāng)你聽到落在窗前電線上的鳥兒在歌唱時(shí)，它可能就是一只正在把鏡頭對準(zhǔn)你的機(jī)器人！