銀河系并不遙遠(yuǎn)

白孟宸

2015年1月19日，《星球大戰(zhàn)7：原力覺(jué)醒》即將在國(guó)內(nèi)上映，眾多科幻迷們翹首以盼。從1977年《星球大戰(zhàn)：新希望》上映以來(lái)，幾代影迷被這一系列宏大而充滿想象力的故事吸引，走入“很久以前那遙遠(yuǎn)的銀河系”。迄今為止，星戰(zhàn)電影已經(jīng)有七部問(wèn)世，戰(zhàn)爭(zhēng)和動(dòng)作元素，始終是其最大的賣(mài)點(diǎn)。在令人眼花繚亂的視覺(jué)特效以外，影片中出現(xiàn)的武器裝備，越來(lái)越多地影響現(xiàn)實(shí)中的武器裝備的研發(fā)，從大熒幕走向了真實(shí)的戰(zhàn)場(chǎng)。

等離子體的“光劍”

說(shuō)起《星球大戰(zhàn)》系列電影中的炫目的單兵武器，應(yīng)該要數(shù)絕地和西斯武士手中上下翻飛的光劍了。這種平時(shí)可收起攜帶，作戰(zhàn)時(shí)便可以放出色彩斑斕劍刃的武器，幾乎是每一位“星戰(zhàn)迷”夢(mèng)寐以求的武器。不過(guò)，如果從技術(shù)角度考慮，“光劍”這個(gè)名稱本身就顯得名不副實(shí)，幾十年過(guò)去了，有關(guān)“光劍”的原理，始終讓不少“星戰(zhàn)迷”感到一頭霧水。

外形上來(lái)看，“光劍”的劍刃是一道長(zhǎng)度和直徑均恒定的光束，但這明顯不符合光束的特性。星戰(zhàn)官方解釋，顏色千奇百怪的劍刃實(shí)際是由等離子體構(gòu)成的，依靠強(qiáng)大的磁場(chǎng)維系形狀。本來(lái)，等離子態(tài)下的物質(zhì)近似于氣體的出色擴(kuò)散能力，同時(shí)又具有極為良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性。等離子體劃過(guò)空氣時(shí)候，產(chǎn)生了電離作用，這就是“星戰(zhàn)迷”津津樂(lè)道的“嗡嗡”聲的成因。由于磁場(chǎng)的約束，能量強(qiáng)大的等離子體僅僅在切割物體時(shí)才會(huì)產(chǎn)生極小的能量。除此之外，僅有的能量損失就是有限的光輻射。

當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)中科學(xué)家仍然沒(méi)有能力制造出光劍，這主要是因?yàn)槿斯ご艌?chǎng)技術(shù)的限制。等離子體的特性倒是引起了各國(guó)軍事技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。應(yīng)該說(shuō)光劍的破壞原理，實(shí)際上與已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用的等離子切割十分接近。在進(jìn)行等離子切割時(shí)，高溫等離子體攜帶高壓電流，迅速將被切割工件表面金屬氣化，這一特性使得它特別適用用于破壞敵方裝甲目標(biāo)。但另一方面，等離子體的強(qiáng)擴(kuò)散特性，又限制了它的軍事應(yīng)用。所以在現(xiàn)實(shí)中，等離子體主要被用于隱身和電化學(xué)火炮等領(lǐng)域。

粒子束的爆能槍

1977年《星球大戰(zhàn)：新希望》上映開(kāi)始，觀眾就開(kāi)始迷上片中外形各異的光槍。當(dāng)然，很多人在對(duì)DL-44、E-11等型如數(shù)家珍的同時(shí)，也會(huì)提出疑問(wèn)，為何光槍發(fā)出的“激光束”飛行速度如此之慢？

實(shí)際上，星戰(zhàn)系列電影中的“光槍”的正式名稱是“爆能槍”。這種武器發(fā)射的“彈丸”并不是激光，而是高能等離子束和粒子束。根據(jù)設(shè)定，每一次扣動(dòng)扳機(jī)，一股高壓氣體便會(huì)沖入槍膛釋放到轉(zhuǎn)換槍膛中，然后吸收能量形成電子激發(fā)態(tài)（電子被激發(fā)到較高能級(jí)但尚未電離的狀態(tài)）。然后處于激發(fā)態(tài)的氣體又被壓縮和校準(zhǔn)，最后出膛形成脈沖能量束。

爆能槍的原理，相較于“光劍”，似乎更為科學(xué)一些。但是，與真正意義上的定向能武器，例如粒子武器和激光武器相比，爆能槍的精確度較低。這一方面是由于氣體產(chǎn)生的后坐力，另一方面是氣體激發(fā)態(tài)后很容易受到外界的影響，會(huì)使得脈沖能量束在飛行中會(huì)出現(xiàn)偏移。不過(guò)，在星戰(zhàn)系列電影中，爆能槍的原理卻大行其道，不光是單兵手中的槍支，連各種口徑不同大小的激光炮，實(shí)際上都采用了與爆能槍大同小異的設(shè)計(jì)。造成這種情況的原因，主要是因?yàn)楸軜屇軌虍a(chǎn)生威力比一般激光炮強(qiáng)數(shù)倍的高能量束。這也不難理解，為什么小到索羅手中的DL-44，大到星際戰(zhàn)艦上的渦輪加速線圈炮，都會(huì)采用這樣的設(shè)計(jì)。

此外，隨著創(chuàng)作的深入，逐漸出現(xiàn)了將爆能發(fā)射所需的氣體和能量整合在單一彈殼中的設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)在《星戰(zhàn)前傳：西斯復(fù)仇》中，大口徑爆能炮被設(shè)計(jì)成后膛舷炮的樣式，每次發(fā)射后還能自動(dòng)退出彈殼。

在現(xiàn)實(shí)中，各國(guó)技術(shù)人員基本研制重點(diǎn)放在定向能武器上。從去年開(kāi)始，美國(guó)海軍已經(jīng)在“龐塞”號(hào)兩棲船塢運(yùn)輸艦上對(duì)LAWS固態(tài)激光器機(jī)型測(cè)試。包括中國(guó)在內(nèi)的各國(guó)也紛紛推出非致命性單兵激光槍。但是粒子束武器的發(fā)展卻較為緩慢。應(yīng)該說(shuō)，限制定向能武器發(fā)展的主要因素在于功率不足以及供能問(wèn)題，這些問(wèn)題在未來(lái)十年到二十年之中，必然會(huì)得到解決。

星戰(zhàn)系列電影中讓人印象深刻的單兵武器裝備，還有很多。例如賞金獵人費(fèi)特父子鐘愛(ài)的單兵火箭背包，已經(jīng)逐漸走入現(xiàn)實(shí)。2014年美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一款單兵火箭背包 4MM。所謂 4MM，就是“四分鐘一英里”的意思。根據(jù)設(shè)計(jì)人員測(cè)試，裝備火箭背包、負(fù)重20千克的士兵在理想條件下能在四分鐘跑完一英里（1.609千米）。

集電子與機(jī)械科技大成的機(jī)器人

除了讓人眼花繚亂的單兵武器裝備外，星戰(zhàn)系列電影中機(jī)器人步兵、大型作戰(zhàn)車(chē)輛乃至星際戰(zhàn)艦的設(shè)計(jì)，同樣在影響著現(xiàn)實(shí)中的軍用機(jī)器人設(shè)計(jì)人員。例如綽號(hào)“步行者”的AT-AT全地形裝甲運(yùn)輸車(chē)，就引領(lǐng)了軍用多足機(jī)器人的發(fā)展。

在電影中AT-AT是一款高度超過(guò)15米的龐然大物。這款全地形四足機(jī)器人是貿(mào)易聯(lián)盟和銀河帝國(guó)最重要的裝甲運(yùn)輸車(chē)輛。它能夠攜帶40名全副武裝的帝國(guó)克隆人士兵以及多部軍用摩托在各種地形環(huán)境中進(jìn)行。正是因?yàn)橛辛遂`活而平穩(wěn)的四足，AT-AT才能真正做到“全地形”。

事實(shí)上，現(xiàn)實(shí)中大部分機(jī)器人采用了履帶或輪式行走系統(tǒng)，履帶/輪式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)成熟，技術(shù)門(mén)檻較低，同時(shí)行駛速度較快。但是這些系統(tǒng)的通過(guò)性有限，在復(fù)雜崎嶇地形中寸步難行。相比之下，多足機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)難度較大，卻是包括美國(guó)在內(nèi)的各國(guó)設(shè)計(jì)人員近年來(lái)重點(diǎn)攻關(guān)的方向。

美軍的“大狗”的四足機(jī)器人。依靠靈活的四足，能攜帶重達(dá)181千克的物資，以每小時(shí)12千米的速度行走在高低不平的山區(qū)。盡管行走時(shí)的動(dòng)作顯得略顯笨拙，也不太雅觀，但在戰(zhàn)場(chǎng)上作為機(jī)械騾馬使用是非常有效的。而另一款“野貓”機(jī)器人體型更輕巧、動(dòng)作更迅捷，已經(jīng)能夠在不太崎嶇的地形上做到連蹦帶跳。

而美軍的 “Petman”的雙足機(jī)器人，它的外形有點(diǎn)像科幻電影中的“終結(jié)者”。雖然還沒(méi)有為它安裝頭顱，但它的體形已經(jīng)堪稱魁梧——身高1.83米，體重83千克，裸露的復(fù)雜金屬骨架看起來(lái)有一點(diǎn)猙獰。依靠全身的30個(gè)液壓裝置，它可以靈活控制自己的四肢和體態(tài)。它的雙腳用高強(qiáng)度碳纖維材料制作，能以每小時(shí)8千米的速度行走。

估計(jì)不久的將來(lái)，Petman機(jī)器人必定能夠發(fā)展到在星球大戰(zhàn)前傳三部曲中大放異彩的機(jī)器人步兵的水平，到那時(shí)，也許在戰(zhàn)場(chǎng)上唱主角的就不再是有血有肉的士兵了。

奇妙的護(hù)盾

除了各種各樣的機(jī)器軍隊(duì)外，《星球大戰(zhàn)》電影出現(xiàn)的一些與機(jī)器人作戰(zhàn)有關(guān)的技術(shù)，也正在逐漸走向真實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)。在《星球大戰(zhàn)前傳一：魅影危機(jī)》中，納布星的剛根人憑借偏轉(zhuǎn)護(hù)盾，與具備裝備優(yōu)勢(shì)的貿(mào)易聯(lián)盟機(jī)器人軍團(tuán)展開(kāi)混戰(zhàn)。

實(shí)際上，這僅僅是星戰(zhàn)系列電影中各類護(hù)盾多次發(fā)威的其中一次而已。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有的星戰(zhàn)六部曲中，每一部的臺(tái)詞都提到了“護(hù)盾”，《星戰(zhàn)前傳：克隆人的進(jìn)攻》是唯一一部沒(méi)有讓護(hù)盾露臉的星戰(zhàn)電影。

根據(jù)編導(dǎo)設(shè)定，偏導(dǎo)護(hù)盾包括能量和粒子兩類。能量護(hù)盾、或者稱為稱射線護(hù)盾用于防御能量束的攻擊，粒子護(hù)盾用于抵御其他攻擊。偏導(dǎo)護(hù)盾的存在，為星戰(zhàn)系列電影原本貧乏的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)體系增加了無(wú)限的可能。在《新希望》和《帝國(guó)反擊戰(zhàn)》中，偏轉(zhuǎn)護(hù)盾都成為正邪雙方戰(zhàn)術(shù)想定的核心。

當(dāng)然，就像星戰(zhàn)系列中設(shè)想的其他一些武器一樣，電影中出現(xiàn)的眾多偏導(dǎo)護(hù)盾，其中某些并不符合現(xiàn)有的物理學(xué)定律。例如 前面提到的剛根人護(hù)盾，既可以抵擋敵方的定向能武器襲擊，又允許低速目標(biāo)通過(guò)。

那么，在現(xiàn)實(shí)中，武器設(shè)計(jì)人員是否能夠制造出偏導(dǎo)護(hù)盾呢？答案是肯定的。2014年，英國(guó)萊斯特大學(xué)物理系的三位學(xué)生，經(jīng)過(guò)研究后提出一個(gè)假設(shè)：如果將高能等離子體用強(qiáng)大的磁場(chǎng)束縛在宇宙飛船四周，就能夠攔截各種電磁波，這之中自然也包括激光的通過(guò)。研究人員認(rèn)為，其實(shí)地球電離層外就有一層溫度高達(dá)750攝氏度的等離子體，它們是地球抵御太空垃圾碎片和輻射侵襲的天然護(hù)盾。

當(dāng)然，技術(shù)人員也提出了一個(gè)難題，那就是等離子護(hù)盾在反射激光的同時(shí)，同樣會(huì)將可見(jiàn)光擋在護(hù)盾以外，因此護(hù)盾以內(nèi)的人員，會(huì)失去與外界的視覺(jué)接觸。即便如此，各國(guó)的軍事技術(shù)人員仍然執(zhí)著地研究等離子護(hù)盾技術(shù)。今年年中，美國(guó)波音公司就公布一款“利用弧形電磁力場(chǎng)來(lái)有效衰減攻擊產(chǎn)生的沖擊波的等離子護(hù)盾設(shè)計(jì)”，考慮到等離子體不穩(wěn)定易于擴(kuò)散的特性，波音選擇設(shè)計(jì)一種轉(zhuǎn)瞬即逝的護(hù)盾。當(dāng)護(hù)盾系統(tǒng)的傳感器檢測(cè)到附近有爆炸發(fā)生時(shí)，便會(huì)立刻在沖擊波和防護(hù)目標(biāo)之間制造一個(gè)等離子體屏障，憑借等離子體的特性吸收爆炸產(chǎn)生的沖擊波。

當(dāng)然，該技術(shù)現(xiàn)在還處于實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)階段。波音公司表示暫時(shí)無(wú)法制造出能夠抵消大口徑炸彈爆炸等大威力爆炸的等離子護(hù)盾。即便如此，考慮到以激光武器為代表的定向能武器的發(fā)展勢(shì)頭，近年來(lái)，各國(guó)軍方都加大了在偏轉(zhuǎn)護(hù)盾方面的投入。去年年初，香港媒體通過(guò)采訪中科院力學(xué)研究所的有關(guān)研究人員，推測(cè)中國(guó)正在研究針對(duì)激光武器的力場(chǎng)護(hù)盾系統(tǒng)。

難以走進(jìn)現(xiàn)實(shí)的“死星”

所謂道高一尺魔高一丈，在星球大戰(zhàn)系列電影中，護(hù)盾雖然能夠抵擋敵方渦輪激光炮等大口徑火炮的襲擊，但如果碰上死星主炮之后，只能與被保護(hù)目標(biāo)一起灰飛煙滅。所謂“死星”，正式的名稱是DS-1戰(zhàn)斗空間站，是星戰(zhàn)系列電影中威力最大的空間作戰(zhàn)武器。

在編導(dǎo)設(shè)定中，這座超級(jí)空間站的直徑達(dá)140千米，表面散布著數(shù)千個(gè)武裝炮臺(tái)：總共有1000門(mén)渦輪激光炮、2500門(mén)激光炮、2500門(mén)離子炮和468個(gè)牽引波束發(fā)射器。死星上有265675個(gè)工作人員、52276個(gè)炮手、607360個(gè)步兵、25984個(gè)帝國(guó)沖鋒隊(duì)隊(duì)員、42782個(gè)戰(zhàn)艦補(bǔ)給人員和167216飛行員及補(bǔ)給人員。死星上還載著7200架星際戰(zhàn)斗機(jī)、四艘防衛(wèi)巡洋艦、3600艘進(jìn)攻穿梭機(jī)、1400輛AT-AT、1400輛AT-ST、1860艘投送艦等等。

如此龐然大物同時(shí)兼具可怕的破壞力和星際機(jī)動(dòng)的能力。死星的主炮實(shí)際上是八座威力巨大的激光發(fā)射器，八座一起以最大功率發(fā)射時(shí)，能夠達(dá)到恒星核心級(jí)別的溫度，一舉將行星大小的目標(biāo)擊毀。當(dāng)然，超級(jí)激光炮需要大量的能量，因此死星的大部分空間都被用于容納聚變反應(yīng)堆，這使得死星在表面護(hù)盾被摧毀后顯得十分脆弱。而數(shù)百個(gè)超大型等離子推進(jìn)器則賦予了死星不可思議的機(jī)動(dòng)能力。

應(yīng)該說(shuō)，死星這樣的空間站，是在宇宙維系恐怖統(tǒng)治的最好工具。但反過(guò)來(lái)說(shuō)，其龐大的規(guī)模和天文數(shù)字般的投入，所產(chǎn)生的效費(fèi)比相當(dāng)有限，反而容易成為敵方摧毀的目標(biāo)。

也許是因?yàn)樗佬堑镊攘μ?，不斷有人試圖將這種效費(fèi)比有限的武器從銀幕拉入現(xiàn)實(shí)。2012年，2.5萬(wàn)名美國(guó)人聯(lián)名要求美國(guó)國(guó)會(huì)開(kāi)建死星。但有人算了一筆賬，以現(xiàn)在全球的生產(chǎn)力，大約需要投入852000萬(wàn)億美元才能建造一顆140千米直徑的太空站。

無(wú)獨(dú)有偶，2015年，NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的首席工程師穆里希德再次提出了一個(gè)現(xiàn)實(shí)版死星制造方案——改造一顆合適尺寸的小行星。穆里希德認(rèn)為，如果能夠有效利用小行星現(xiàn)有的金屬、有機(jī)化合物和水，那么死星建造的成本將大大降低。同時(shí)，作為發(fā)動(dòng)機(jī)專家，穆里希德認(rèn)為星球大戰(zhàn)中司空見(jiàn)慣的等離子推進(jìn)器，必然會(huì)成為未來(lái)宇宙飛船和導(dǎo)彈武器的普遍配置。

除了不靠譜的死星之外，星戰(zhàn)系列電影中出現(xiàn)的很多航天技術(shù)，卻被證明是有相當(dāng)現(xiàn)實(shí)意義的。例如從X戰(zhàn)機(jī)到巡航艦都要用到的牽引光線系統(tǒng)。過(guò)去，一般認(rèn)為牽引光線完全是星戰(zhàn)系列杜撰出來(lái)的技術(shù)，但從2010年開(kāi)始，包括多家研究單位成功將牽引光束引入了分子生物學(xué)領(lǐng)域，澳大利亞國(guó)立大學(xué)以霍斯特.普滋曼為首的團(tuán)隊(duì)，制造出能夠在水上推動(dòng)漂浮物體朝向光波反方向移動(dòng)的特殊光波。

隨著科技的進(jìn)步，牽引光束和等離子推進(jìn)器等技術(shù)將真正為人類開(kāi)啟星際戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代。到那個(gè)時(shí)候，誰(shuí)又能保證星球大戰(zhàn)系列中的X戰(zhàn)機(jī)和鈦戰(zhàn)機(jī)不會(huì)從銀幕中飛向那遙遠(yuǎn)的銀河系呢？