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天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

時間:2021-01-27 16:48來源:網(wǎng)絡(luò)整理 瀏覽:
我們知道,達(dá)芬奇曾靠著解剖學(xué)研究飛鳥結(jié)構(gòu),摸到了航空科學(xué)的大門。但限于當(dāng)時研究手段和工程科學(xué)的落后,達(dá)芬奇無法進(jìn)一步探明奧秘。而在幾百年間,
天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

我們知道,達(dá)芬奇曾靠著解剖學(xué)研究飛鳥結(jié)構(gòu),摸到了航空科學(xué)的大門。但限于當(dāng)時研究手段和工程科學(xué)的落后,達(dá)芬奇無法進(jìn)一步探明奧秘。而在幾百年間,人類研究事物的工具和理論得到了飛躍式發(fā)展,不僅能夠“看得更小”,透徹微觀領(lǐng)域,還能運(yùn)用多種工具來探尋可見光夠不著的角落。

有這樣的工具在手,人類也終于可以弄懂生物細(xì)節(jié)里的奧秘,繼而把它們變?yōu)閼?zhàn)爭機(jī)器里的新齒輪,這樣的進(jìn)步是好是壞,或許也沒人能夠說得清了。

天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

圖為SR-71偵察機(jī),以及穿著抗荷服的飛行員。(來源:Eric Schulzinger)

更高、更快、更強(qiáng):你需要這件長頸鹿抗荷服

在克服了顫振、面積律等攔路虎之后,人類正式進(jìn)入音速時代。但這并不代表飛得更快的道路就暢通無阻——通常意義上的超音速飛機(jī)要想飛上天,飛行員也是不可或缺的一環(huán)。

問題就出在這一環(huán)上。飛機(jī)飛得越快,變更方向時飛行員身上受到的慣性過載就越大。在超音速戰(zhàn)斗機(jī)上,飛行員拉一個彎可能就要承受5個G(五倍重力)的過載。

這是個啥概念?刺激一點的過山車短時間過載也就3-4個G水平,而這就已經(jīng)足以讓普通人“哭爹喊娘”,更何況飛行員受到的過載“持續(xù)且均衡”,這已經(jīng)到了影響身體機(jī)能、思考速度,甚至是讓飛行員短時間失去知覺的地步了。

為什么會這樣?當(dāng)然是過載讓血液的循環(huán)流轉(zhuǎn)無法如往常進(jìn)行。那……自然界有沒有類似的例子?

當(dāng)然有。脖子高高的長頸鹿便坐擁“穩(wěn)定血壓”的能力。按照常理來說,長頸鹿那高高在上的腦袋,需要較高的血壓才能維持血液循環(huán),但是它又能夠俯仰自如地低頭喝水,似乎不受血壓影響?

隨著解剖學(xué)進(jìn)展到毛細(xì)血管層面,這個問題得到了解答。通過肌肉收縮,長頸鹿得以向自己的腿部施加壓力,以此保證腦部的血液供應(yīng)——而這一招自然是被迅速地應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域,制成了能保證飛行員上半身供血的“抗荷服”。

蒼耳子面前,紐扣拉鏈,統(tǒng)統(tǒng)下崗:遍布海陸空的神奇魔術(shù)貼

天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

圖為一種使用魔術(shù)貼固定的快拔槍套。(來源:alien gear holsters)

拉鏈出現(xiàn)之前,紐扣和繩結(jié),是軍服裝具固定的兩大流派,但就是誰也取代不了誰——紐扣方便,但易掉落,易丟失;繩結(jié)隨手可得,但捆扎不易。

第一次世界大戰(zhàn)末出現(xiàn)的拉鏈,看似是已經(jīng)“一統(tǒng)江湖”,但其實并沒有。一方面拉鏈本身的制造就需要耗費(fèi)相當(dāng)工時,另一面拉鏈在使用過程中也要溫柔待之,維護(hù)和檢查必不可少,不能隨意水洗,還可能生銹。

所以說到底,有沒有像膠水一樣,甚至比膠水還方便,放上就粘,扯開就分的固定神器?

就在工程師們潛心發(fā)掘,絞盡腦汁,幾乎就要放棄之時,一種被稱為“魔術(shù)貼”(亦稱維可牢)的搭扣帶橫空出世,它真正實現(xiàn)了放上就粘,扯開就分,重量還異常輕薄。

說到底,大自然并不是沒給過人類啟示。發(fā)明魔術(shù)貼的瑞士工程師也是一名登山愛好者,他不過是拿著顯微鏡,對著粘在自己衣褲上的蒼耳子(球形果實)仔細(xì)觀察,然后在塑料上復(fù)現(xiàn)了這些植物表面的鉤狀結(jié)構(gòu),“魔術(shù)貼”就此誕生。

說到這里,我們?nèi)圆坏貌桓袊@大自然花費(fèi)數(shù)百萬年“設(shè)計”的構(gòu)型,實在是過于完美:時至今日,魔術(shù)貼依舊是一線士兵、執(zhí)法人員以及飛行員、宇航員們衣裝上的必備部分,怎么形容其重要性都不為過。

有光、有熱、賽過太陽:小蝦鉗子奧秘仍待解明

天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

圖為美國海軍電子實驗室對“槍蝦噪音”的研究報告封面。(來源:Science Adcances)

早在二戰(zhàn)中后期,剛部署主動聲吶的盟軍反潛專家們就發(fā)現(xiàn)到了一個問題:聲吶耳機(jī)里總是會傳來一些莫名其妙的響聲,甚至能比水下的爆炸更尖銳干脆。

由于人類對深海環(huán)境研究手段的缺乏,這個奧秘一直到二十年后才揭開一幕:一種被稱為“槍蝦”的小蝦擁有巨大的單邊“蝦鉗”,正是這塊不足拇指大小的鉗子,在水下制造出了巨大的動靜。

而隨著研究的深入,科學(xué)家們難免對傳感器、高速攝影機(jī)等設(shè)備導(dǎo)出的結(jié)論感到震驚。槍蝦制造出的不是“聲音”,而是擠壓海水和空氣制成的空化泡,這些空化泡內(nèi)部最高溫能達(dá)到數(shù)千攝氏度,還能從其中輻射“發(fā)光”,產(chǎn)生光子,即所謂的“蝦光現(xiàn)象”。

現(xiàn)如今,蝦光現(xiàn)象的奧秘已被3D掃描完全還原,用于演示原理的機(jī)械裝置也早就誕生,而人類顯然要比利用蝦鉗捕獵的小蝦,要走得更遠(yuǎn)更遠(yuǎn):空化泡退可統(tǒng)治水下武器行列,進(jìn)甚至可用于約束核聚變,其奇特遠(yuǎn)遠(yuǎn)未到被解明的地步。

SR-71偵察機(jī):

原本作為攔截轟炸機(jī)的截?fù)魴C(jī)研發(fā)。其飛行員是否能承受極端環(huán)境,成為了SR-71研發(fā)過程中一個不小的障礙,最終SR-71的飛行員標(biāo)配宇航級抗荷服,唯有如此才能對抗三倍音速帶來的過載,以及三萬米高空的低氣壓。

魔術(shù)貼:

基于仿生原理和聚合物工程技術(shù)研發(fā)的連接料?,F(xiàn)時點大量應(yīng)用于軍服附件、武器附件、以及標(biāo)識物的連接,在航天領(lǐng)域中也多有體現(xiàn)。

主動聲吶:二戰(zhàn)末期誕生的反潛裝備。較被動聲吶多出一副特定的聲波發(fā)生機(jī),探測范圍和精度都有顯著提升。

軍事小詞典

天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

圖 /源自網(wǎng)絡(luò)

出品 /科普中國軍事科技前沿

策劃 /趙清建

制作 /旋鈕工作室

監(jiān)制 /光明網(wǎng)科普事業(yè)部

天生異能為我用:走進(jìn)逆向工程的軍事仿生技術(shù)

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