美軍全球科技構(gòu)想：3D打印和激光武器是關(guān)鍵
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據(jù)美國《防務(wù)新聞》周刊網(wǎng)站7月22日報(bào)道，前美國空軍首席科學(xué)家馬克·梅伯里在6月份的一份報(bào)告中寫道，為了生存，空軍將需要采取一些“改變游戲規(guī)則”的戰(zhàn)略，從而在2027年前應(yīng)付不斷出現(xiàn)的挑戰(zhàn)和全球威脅。這可能包括采取一些私營太空企業(yè)所采用的快速采購策略，更多利用激光和其他定向能武器，以及使用3D打印等先進(jìn)的制造技術(shù)。
美國空軍的新任首席科學(xué)家邁卡·恩茲利7月11日在空軍協(xié)會主辦的早餐會上說：“如果我們假定未來將同今天一樣，我想我們會錯(cuò)得離譜。即使在下一個(gè)十年，未來環(huán)境將的確存在一些重要的潛在威脅，我們需要意識到它們的存在，并要謹(jǐn)慎思考。”
6月份的這份報(bào)告題為《放眼全球：美國空軍的全球科技構(gòu)想》。梅伯里在報(bào)告中說，到2027年，美國空軍的有人駕駛飛機(jī)的規(guī)?？赡苈杂锌s減。但是空軍的遙控飛機(jī)和無人機(jī)任務(wù)可能將大幅增長。恩茲利說，由于無人機(jī)成本大幅下降，美國還要注意世界范圍內(nèi)無人機(jī)的擴(kuò)散問題。
該報(bào)告說，今天大部分無人機(jī)是為了執(zhí)行情報(bào)、監(jiān)視和偵察任務(wù)而設(shè)計(jì)的，但是各國正在大量投資研制作戰(zhàn)無人機(jī)。報(bào)告說，一些無人機(jī)或許能投放化學(xué)、生物和核武器，美國需要研發(fā)各種技術(shù)以探測和擊敗它們。報(bào)告說，先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)也可能在全世界擴(kuò)散，這會讓美國享有的空中優(yōu)勢減小。到2025年，70%的外國空軍作戰(zhàn)部隊(duì)將裝備第四代和第五代戰(zhàn)機(jī)，敵人也可能獲得現(xiàn)代化系統(tǒng)，比如先進(jìn)的導(dǎo)彈和其他可以挑戰(zhàn)美國空軍的武器。
報(bào)告還說，美國空軍要對抗其他國家不斷加強(qiáng)的空中能力，一個(gè)可能的途徑是研發(fā)和部署高能激光武器。
梅伯里表示，如果飛機(jī)擁有更具適應(yīng)能力的結(jié)構(gòu)，包括可以“即插即用”的模塊化傳感器和探測裝置等部件，這將讓空軍可以快速升級武器系統(tǒng)。然而，除非空軍加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全，否則這種方式自身也存在威脅。他認(rèn)為，要讓未來空軍的采購程序變得更加靈活，空軍需要向一些私營太空探索企業(yè)學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。
恩茲利說：“我們的技術(shù)必須具備更多靈活性。我們不能僅僅建造固定不變的系統(tǒng)?；蛟S我們未來有一天將對它進(jìn)行更新。我們必須確保我們的系統(tǒng)能以模塊化的方式來打造，這樣它們能非常有效地進(jìn)行現(xiàn)代化升級。”
該報(bào)告還強(qiáng)調(diào)稱，美國不斷縮減的制造業(yè)基礎(chǔ)會危害空軍設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造和部署先進(jìn)技術(shù)的能力。但是3D打印的崛起可以幫助抵制這種衰退。例如，3D打印可以讓研究人員迅速打印原型機(jī)所需要的部件。作戰(zhàn)人員可以通過3D打印迅速獲得部件來修補(bǔ)戰(zhàn)斗中受損的系統(tǒng)。
梅伯里還非常關(guān)心世界范圍內(nèi)對頂級科學(xué)家和工程師的爭奪，以及美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)領(lǐng)域畢業(yè)生數(shù)量的減少問題。他說，這可能損害美國在新技術(shù)研發(fā)方面的優(yōu)勢。
一、3D打印技術(shù)：助推未來軍事新變革
3D打印技術(shù)又稱為“快速成型技術(shù)”或“增材制造技術(shù)”，誕生于上世紀(jì)80年代末，主要是以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過材料疊層添加構(gòu)造三維物體的變革性、數(shù)字化增材制造技術(shù)。與傳統(tǒng)制造業(yè)的“減材制造技術(shù)”相比，3D打印技術(shù)具有制造成本低、研制周期短、生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢，已成為引領(lǐng)未來全球制造業(yè)發(fā)展趨勢的關(guān)鍵詞，廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)制造業(yè)、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、文物保護(hù)、食品行業(yè)、建筑設(shè)計(jì)、文化創(chuàng)意和配件飾品等領(lǐng)域。
2012年，美《時(shí)代》周刊將3D打印產(chǎn)業(yè)列為“美國十大增長最快的工業(yè)”。英國《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志則認(rèn)為，3D打印技術(shù)將與數(shù)字化生產(chǎn)模式一同成為引發(fā)第三次工業(yè)革命的關(guān)鍵因素。2012年底，美國《外交政策》雜志網(wǎng)站刊登的題為《今日未來武器——2013年值得關(guān)注的五種武器》的文章中，3D打印武器排在榜首！
可以設(shè)想，作為先進(jìn)制造技術(shù)之一，3D打印技術(shù)所具有的數(shù)字化、智能化、個(gè)性化、定制化的核心理念，必將引發(fā)一場劃時(shí)代的軍事技術(shù)革命和作戰(zhàn)方式變革。當(dāng)前，以美國、歐盟為代表的世界主要軍事強(qiáng)國已經(jīng)嗅到了這股浪潮的氣息，紛紛制定標(biāo)準(zhǔn)、研發(fā)技術(shù)、推廣應(yīng)用，以期在新一輪軍事變革中占據(jù)有利位置。在未來信息化戰(zhàn)爭中，3D打印技術(shù)的成熟應(yīng)用，對推動軍隊(duì)建設(shè)和保障方式發(fā)展將產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。
武器裝備實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、按需生產(chǎn)
3D打印技術(shù)給武器裝備帶來的變化無疑是革命性的。它可直接用于戰(zhàn)場武器裝備的維護(hù)與保障。在未來信息化戰(zhàn)場上，技術(shù)保障人員可隨時(shí)利用攜帶的3D打印機(jī)，直接把損毀的武器裝備部件打印出來，裝配后可重新投入戰(zhàn)場。可以預(yù)見，未來不僅小型槍支、簡單物資可實(shí)現(xiàn)打印，軍艦、飛機(jī)、坦克等大型、復(fù)雜的武器裝備，甚至軍事基地等都可用3D打印機(jī)直接或間接“制造”出來。
當(dāng)前，它已開始在戰(zhàn)爭中小試牛刀。外媒報(bào)道稱，美國陸軍2011年就向阿富汗部署了3D打印移動實(shí)驗(yàn)室，為士兵現(xiàn)場創(chuàng)建工具和其他設(shè)備。該實(shí)驗(yàn)室能通過使用3D打印機(jī)和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制設(shè)備將鋁、鋼材和塑料生產(chǎn)加工成所需零部件，從而實(shí)現(xiàn)在戰(zhàn)區(qū)內(nèi)快速生產(chǎn)原型產(chǎn)品。美國陸軍計(jì)劃通過這種做法增強(qiáng)單兵作戰(zhàn)、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)能力。同時(shí)，美國陸軍也在加速3D打印技術(shù)實(shí)戰(zhàn)化部署，以提高戰(zhàn)時(shí)裝備保障能力，降低武器裝備造價(jià)成本，增強(qiáng)持續(xù)戰(zhàn)斗力。
與武器裝備生產(chǎn)的傳統(tǒng)工藝模式不同，3D打印技術(shù)集概念設(shè)計(jì)、技術(shù)驗(yàn)證與生產(chǎn)制造于一體，這必將極大縮小武器裝備從“概念”到“定形”的時(shí)間差，從而加快武器裝備的更新周期，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)、隨地、按需生產(chǎn)。有媒體報(bào)道，殲-10戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)用了近10年時(shí)間，而運(yùn)用3D打印技術(shù)后，我國在3年時(shí)間內(nèi)就推出了艦載機(jī)殲-15，直接跨入第三代艦載戰(zhàn)斗機(jī)方陣。目前，3D打印技術(shù)已被全面應(yīng)用于殲-20隱形戰(zhàn)斗機(jī)和殲-31第五代戰(zhàn)斗機(jī)的研發(fā)中。不容置疑，3D打印技術(shù)正在制造空軍發(fā)展的“中國速度”。
而美國政府為重振制造業(yè)建立的15所3D打印技術(shù)研究院中，有2所歸國防部控制，專注于開發(fā)建造軍隊(duì)數(shù)字資料庫和新型金屬材料，用來簡化制造“復(fù)雜的武器系統(tǒng)”。
實(shí)現(xiàn)后勤保障革命性變化
未來信息化戰(zhàn)爭中，3D打印技術(shù)的重要價(jià)值還在于使得戰(zhàn)場保障方式發(fā)生革命性變化：將由以依托后方為主，變?yōu)橐躁嚨?ldquo;DIY”為主，即由作戰(zhàn)人員在戰(zhàn)地自助生產(chǎn)行動所需的后勤藥品、食品和物資等。據(jù)2012年4月美國國防部公布的《政府計(jì)劃》，美軍期望在非戰(zhàn)爭軍事行動中，通過3D打印技術(shù)現(xiàn)場制造出能夠滿足實(shí)際所需的食品、藥品和裝備，從而率先實(shí)現(xiàn)后勤保障的革命性變化。
戰(zhàn)場“零傷亡”愈來愈成為世界各國軍隊(duì)追求的理想目標(biāo)，其努力途徑之一就是及時(shí)有效的醫(yī)療救護(hù)，以提高傷員的生存概率。但受戰(zhàn)場時(shí)間、空間、環(huán)境等諸多不確定因素的制約，戰(zhàn)場應(yīng)急救護(hù)往往難以實(shí)現(xiàn)效果最佳化。應(yīng)用3D生物打印技術(shù)對受損關(guān)節(jié)、部位甚至器官進(jìn)行小批量、數(shù)字化的定制，能夠最大限度地滿足不同傷員的醫(yī)療需求。目前，通過該技術(shù)打印的無生命修復(fù)形式已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)?？梢韵胂螅S著3D打印技術(shù)與醫(yī)學(xué)影像建模、仿真技術(shù)的完美結(jié)合，以及生命物體在結(jié)構(gòu)、材料和活性上的有機(jī)統(tǒng)一，3D打印骨植入物、活性軟骨、心臟瓣膜，甚至在人體內(nèi)直接打印活性組織和人體器官，將成為挽救官兵生命的“諾亞方舟”。
在惡劣的戰(zhàn)場環(huán)境、頻繁的作戰(zhàn)行動和有限的保障方式下，官兵的飲食問題難以做到科學(xué)、營養(yǎng)，在很大程度上不僅影響了官兵士氣，更削弱了戰(zhàn)斗力。利用裝配觸摸屏、內(nèi)置記憶卡、智能數(shù)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的3D食品打印機(jī)，通過微型皮膚植入物科學(xué)系統(tǒng)地記錄每一名官兵在作戰(zhàn)行動中的心跳、體重、情緒、睡眠質(zhì)量和燃燒卡路里等無線信號流，經(jīng)過生物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和精確數(shù)控，根據(jù)不同作戰(zhàn)人員每日不同的需求量和飲食喜好，為其量身“打印”營養(yǎng)成分比例合理的新鮮、健康食物，保障官兵在惡劣環(huán)境下的飲食更安全、更營養(yǎng)。
后勤補(bǔ)給是戰(zhàn)場上最易遭受攻擊的薄弱環(huán)節(jié)。美軍認(rèn)為，3D打印機(jī)與戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)、無人駕駛運(yùn)輸直升機(jī)或汽車相結(jié)合將徹底解決這一問題。無人駕駛運(yùn)輸直升機(jī)或汽車能夠源源不斷地將物資原料前運(yùn)至基地，在無線戰(zhàn)場網(wǎng)絡(luò)傳遞的三維設(shè)計(jì)圖指導(dǎo)下，3D打印機(jī)可以快速制造出需要的軍需物資，實(shí)現(xiàn)對庫存變化和戰(zhàn)場需求做出快速反應(yīng)。美國陸軍正計(jì)劃通過這種做法增強(qiáng)單兵作戰(zhàn)、戰(zhàn)區(qū)巡邏以及小型前線作戰(zhàn)基地的可持續(xù)作戰(zhàn)能力。
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