美军最新研制的真人版钢铁侠，到底有多牛逼

（本文首发于北京晚报，作者巴山夜雨，网络版有修改）
近期上演漫威的电影《复仇者联盟》中，身披高科技铠甲的钢铁侠托尼.史塔克上天入地，在正义联盟中格外引人注目。据美国《防务新闻》5月25日报道，美国特种作战司令部采购主任吉姆·史密斯宣称将在一年内开始对“动力装甲”进行实兵测试。现实版的“钢铁侠”真能实现吗？它具备有怎样的功能？

刀枪不入：装甲防护

既然称为“装甲”，大家第一反映当然是其防护力，保护士兵免遭杀伤。钢铁侠影片中，史塔克穿上铠甲后，别说普通的枪炮难以伤到，连外星人的超能力攻击，也能支撑不少回合。

现实设计中，动力装甲的几大要素里面，防护力其实属于相对容易实现的。因为现在的个人防护技术已经比较成熟。一般来说，军事上的防弹衣，其防弹层有用金属（特种钢、铝合金、钛合金）、陶瓷片、玻璃钢、尼龙、凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维、液体防护材料等材料，构成单一或复合型防护结构，吸收弹头或弹片的动能，减轻对人体的伤害。

现在较为先进的防弹衣是软硬复合型，一般外部是尽数或陶瓷片、玻璃钢等硬质材料抵挡弹片，内衬则用凯夫拉、超高分子量聚乙烯纤维等减缓冲击。对于一般的弹头、弹片杀伤，防弹衣的强化很简单，就是用更多的层数和厚度就够了。一层不够上两层，十层不够上二十层，总能达到预期的防御目的。

对于普通的士兵来说，防弹衣当然不能无限增厚。因为穿得太多，会严重消耗士兵的体力和机动力。比如一件凯夫拉防弹背心有好几公斤重，穿上后压力很大的。但动力装甲却独具优势。因为本身具备动力系统和外骨骼，穿戴上动力装甲的士兵，负重能力大大超过普通步兵。5公斤或者10公斤的防弹衣对普通士兵是不小的负担，但一整套动力装甲却可能有上百公斤乃至数百公斤的分量。这种情况下，稍微花费一些重量在装甲防护上根本不是大问题，系统动力和外骨骼搬动这些分量也轻而易举。这就使得现实版“钢铁侠”们能够轻易获得远胜普通士兵的防护力。

从目前公布的照片来看，美军动力装甲在防御上，可能是以钛合金作为外部防御，内部则以其他先进材料衬底。其厚度和覆盖面积肯定远远超过普通的防弹背心，为士兵提供全方位的防护。不过，对于更先进的一些防御模块，如主动防御装甲等，估计短期内不可能采用。一则，这些技术常用语装甲车辆上，其小型化未必成熟，系统本身对于能源、弹药等的要求较高。二则，主动防御可能给本身和邻近的友军单位带来损伤，对于装甲车辆而言这种损伤可以接受，但对步兵（哪怕是钢铁侠步兵）这种损伤却可能是致命的。

拔山盖世：外骨骼动力

动力装甲更为核心的技术，是所谓的外骨骼。外骨骼可以理解为一个机器人，它紧贴着士兵的身体，并且模仿士兵的动作。这样，当士兵需要举起重物时，实际上是模仿它的机器人在举起。外骨骼不但使得士兵能够携带更多的武器和军需品，也使得士兵能够穿上较重的防护设备，即增强装甲防护力。可以说，对于这一套肯定会很沉重的动力装甲而言，外骨骼是一切的基础。20世纪60年代，通用电气公司开发的Hardiman，首先就是一个外骨骼系统。

对外骨骼的研发而言，重点不是外骨骼能有多大的力量，毕竟比起人力来说，机械力是可以轻易超越十倍、百倍的。实现外骨骼的难度，在于要选择合适的构造材料，既坚韧又有弹性，足以用不太夸张的重量支撑整个系统；要实现外骨骼系统在机械性能方面的灵活，带有能够弯曲的关节，使得其可以与士兵做到相同的动作。最后，还要实现对外骨骼有效的控制，使士兵穿上外骨骼后，能够正常活动，促使机器顺畅移动。基本上，制造好的外骨骼，就和制造仿真机器人一样，唯一不同是前者由穿戴的士兵控制，后者由AI自行操控。

在外骨骼传动的研究中，美国科学家通过人体上几个接触点的信息反馈，使得外骨骼的AI电脑理解操作者的动作意图，再配合行动。为此，系统包含微型传动装置和压力感应器等，通过液压或电传系统产生联系。那些感应器，以每秒几百次甚至几千次的速度，把测量到的数据传给中央处理器，然后由中央处理器经过紧张计算，判断操作者意图，并根据结果进行模仿，指挥每个关节内的每条人工肌肉如何运动。在实验中，操作员伸手从架子上拉下杠铃时，手上的感应器立刻检测到变化，并启动外骨骼。于是，在外骨骼系统的运转下，操作员轻易举了100磅的杠铃数十次，而自身手臂肌肉只承受了很轻微的压力，体力消耗很低。

但这还只是理论上的理想结果。项目负责人詹姆斯·米勒上校透露，目前最大的困难正是在于外骨骼。当前的外骨骼系统还存在很多问题。其原型机由800个部件构成，大量使用碳纤维塑料，但是价格过于昂贵，而且不能满足粗暴操作的需要。他们下一步可能用钛合金来制造外骨骼。

了如指掌：信息与通信

“现代钢铁侠”中还有一些较为成熟的子系统。例如信息与通信系统，以及与之适应的内衬系统。毕竟，战场信息传输和网络化平台是美军已经研究了数十年系统，技术比较成熟。在具体应用中，如同防弹衣一样，通常由于体积和重量的约束，或者携带不便，制约信息设备的广泛和深入使用。而在动力装甲中，由于外骨骼令士兵负重能力提高了许多倍，自然也可能承载其更为全面和完善的信息与通信系统。

动力装甲的内衬系统，具备热特征管理能力，有一整套分布式传感器，安装在身体各个位置，来监控士兵生理情况，包括体温、心跳、呼吸、血压、血糖等参数，然后根据这套参数，完成适宜的操作，比如向士兵提出警告和建议，联络附近的友军和医疗单位，或者调解装甲内部温度等。这几项功能，作为美军单兵作战系统的组成部分，现在已经实用化了。例如温度调节，是通过在内衬的管路里注入冷或热的液体来实现的。

除此之外，装甲的头盔部分装有小型显示器，安装在士兵的眼睛下方，只要向下一瞥就能看到士兵所需的各种信息。这些信息除了士兵和装甲系统自身参数，还可以包括来自友军和上级的指示、消息，来自侦查设备包括卫星传输的敌情和战场信息等。利用传感器和全球定位系统(GPS)接收器，士兵可以了解有关他们正在穿越的地形的信息，计算机还能找出行进到指定位置的最佳路线。当然，这些本来就是美军独立的科技模块，只不过被集成到动力装甲中而已。

尚需努力：攻击力、机动力与能源问题

在士兵的攻击力方面，动力装甲无疑具备先天优势。依靠外骨骼产生的承载力，士兵可以携带威力更大也更重的武器，更充足的弹药，更敏锐的侦查和火控设备等，从而直接提升战斗力。此外，穿戴动力装甲的士兵，其操作武器可以不止限于两手，还能携带更多的自动装弹设备，或更灵活地切换武器的状态。在未来，用装甲上附加战斗攻击模块，通过某些特殊动作（如打个响指）的方式来操作，将使得士兵更具备全方位杀伤力。不过，目前的研究尚且停留在更基础的外骨骼层次，毕竟只要外骨骼问题解决了，加装武器模块不过是分分钟的事。当然，要做到电影中史塔克那种抬手放激光，踢脚出导弹的效果，那还差的远。

相对来说，如何为这些机器提供能量却更令人头疼。如此力量巨大、功能齐全的设备，其消耗的能量不是个小数目。根据设计需要，士兵们的动力装甲系统，应该能在充满能量之后，坚持24个小时的运行而不需要补给。目前使用的能源装置实在做不到这一点。而一旦能量耗尽，庞大的动力装甲将成为致命的铁皮罐头，士兵穿着它将寸步难行。据称，该系统曾经使用锂聚合物电池，但现在已被放弃。美军米勒上校表示，目前该系统准备采用的能源是一种固态氧化物燃料电池。这种电池原本在日本为建筑物供电。当然，固体氧化物燃料电池的小型化是很难的，还面临着工作高温的挑战。

至于动力装甲的机动力，也是一个老大难。影视中，史塔克穿着动力装甲能够升天入地，翻山越岭，这个当然是幻想。如此沉重的玩意要飞上天，在新式发动机出现前根本就不可能。实际上对当前的动力研究来说，如何驱使穿戴这套外骨骼模仿人走路，比让它提起上百公斤重物要难得多。毕竟后者只需要增加机械的功率，前者则需要研究和实现许多个精细的微观工作。通过增强机械力量和减少体力消耗，理论上可以让士兵实现更快的速度和更持久的奔走，但前提则是先要它学会调整平衡。据称，目前一种独立开发的放大器行走器的时速可超过16公里，还可能让士兵跳得更高和更远跳多高。