2008年上映的《鋼鐵俠》不僅挽救了瀕臨破產的漫威影業,也讓在漫威漫畫原著中“處境尷尬”的“鋼鐵俠”IP大放異彩,首次亮相於影視熒幕中的“鋼鐵俠”成功的開啟了長達十二年的“漫威電影宇宙”打造之旅,將漫威重新帶回了巔峰時期。
為了這背水一戰,漫威大刀闊斧的重塑了鋼鐵俠的整個形象,摒除了原本一切的負面設定,幾乎重建出了一個完美的“超級英雄”形象,甚至是他那引以為傲的“馬克戰甲”也被做了極限的優化,使之更符合現代的審美觀念。
在影片的諸多細節之中,漫威別具匠心的刻畫了馬克戰甲的每一個細節,甚至是一個微小的零部件也不放過,在《鋼鐵俠1》中我們看到的那份馬克1的設計構造圖,實際上是真實存在的,還借鑑了一定的科學原理,使之更加的“合理”。
再搭配細緻入微的“近景細節特寫“,在“旋繞式拍攝手法”下,將馬克戰甲的淋漓盡致的展現在影迷們的眼前,相比於其他機甲類科幻片來說,漫威在細節展示上可謂是做到了極致,甚至讓我們一度產生了這是一部“科學記錄片”的錯覺,完美的消除了我們對於馬克戰甲的一切猜忌和吐槽。
而馬克戰甲也成為了我們無數“大男孩”們內心中最嚮往的一套裝備了,那麼在現實世界之中,馬克戰甲能否真的被製造出來嗎?
一、材料上的抉擇在本質上,馬克戰甲系列屬於“可穿戴式全覆蓋外骨骼戰甲”,除了基礎的外臂支撐外,更重要的是裝甲的防護,使得託尼可以“以凡人之軀比肩神靈”,這就需要戰甲的製作材料必須具有相當高的強度。
單純高強度的材料實際上並不難找,在現實世界中,強度高的合金比比皆是。要實現《鋼鐵俠1》中託尼打造的馬克1號戰甲的製作不難,畢竟在影片中,託尼受困於“十誡幫”的山洞之中,所用的材料也都是就地取材的導彈外殼,也就是鎂鋁合金。
但在馬克2號原型機的實驗中,託尼就曾展示了一個非常值得注意的問題,雖然強度足夠了,但高強度的合金材料大多比重很高,在保證戰甲防禦力足夠的情況下,最後所製造出來的戰甲將非常的厚重,一方面驅動起來不靈活,另一方面增加了耗能。稍不注意就有可能像託尼那樣,穿著馬克2號戰甲直接壓穿了兩層樓板,活脫脫的一個大坦克。
所以託尼之後在馬克3上做了改良,將材料換成了強度更高,品質更輕的“金鈦合金”,也就是99%的純金,外加1%的鈦,在理論上熔點高達1660℃。但實際上這種材料在現實世界中根本不存在,純金的惰性雖然最好,但質地卻非常軟,而且比重極高,即使是和鈦製成合金之後,其比重也遠遠高於“鎂鋁合金”。
根據馬克戰甲的用途來看,它不僅要能夠承受子彈槍炮的攻擊,而又必須兼顧飛行重量負荷的考慮,同時高溫和低溫環境下也要穩定存在。即使是目前的航天航空材料,也難以達標。根據相關資料查閱可發現:常規的火箭外殼一般採用的是鈦合金、鋁合金和其它稀有金屬合金複合而成特殊材料,但是這些材料都極容易導熱,雖然能夠滿足飛行時應力曲張,但額無法承受軍事武器的打擊。
縱觀整個漫威電影宇宙,託尼身著馬克戰甲參加過無數次的戰鬥,無論是被炮擊,還是被行星砸,馬克戰甲都未曾出現過任何一次的受壓變形,很顯然這種強度的材料在現實之中根本不存在,至少也是目前科技難以企及的高度。
二、機械傳動——靈便性的考慮馬克戰甲的設計初衷雖然一定程度上借鑑了歐洲中實際的盔甲原型,但其本質上也發生了較大的改動,作為“外骨骼裝備”中的一員,在防護的基礎上,還得提供一定的外部支撐和輔助,在內部動力的驅動下,實現人機聯動。
那麼由此而來,對於馬克戰甲的機械傳動就有了很高的要求,它必須能夠匹配人類的行動習慣。託尼在《鋼鐵俠1》第一次試驗馬克2原型的時候還匯入了自己的步行習慣,而之後的馬克系列,不僅能夠讓託尼輕鬆的實現各式各樣近身格鬥技巧,還能跳舞,甚至是和小辣椒“秀恩愛”。可見馬克戰甲在傳動上的靈活。
它幾乎能夠完成人類可以完成的絕大部分動作,就目前的機械傳動來看,顯然還沒辦法做到如此的細緻和靈活,若是單獨的“外骨骼”裝置,這很容易辦到,在現實世界之中,早已普及,很多輔助類的“外骨骼義肢”都能辦到,
但如果換成是完全覆蓋包裹的全套機械戰甲,就難以實現了。在很多的“仿人類機器人”展示中,我們應該都看的出,目前的機械傳動技術還不足以讓機器人實現毫無違和感的人類行為。無論怎樣“掩飾”,其中都能看出一定的“機械感”,就類似於機器舞的那種。
而《鋼鐵俠1》中馬克1號的造型實際上就是現代機器水平的縮影,雖然在外形上,可以做到極度的還原,甚至利用橡膠實現人造面板,但也無法呈現人類各個關節處的那種靈敏度。據資料可見,人類全身共有78個關節,每個關節的旋轉角度大致在30°-90°之間,膝關節和肘關節更是分別達到了145°和140°。
若是僅僅還原一兩個關節,恐怕還不是太難,但要重現人體的全部關節,那麼依現在的科學技術水平幾乎是不可能的,更何況馬克戰甲還是可穿戴式的,並沒有足夠的空間讓你容納機械骨骼和傳動軸。
在影片中,託尼製造馬克2號左腿戰甲的片段中來看,採用的是液壓傳動和齒輪結構,這種方式僅僅只能實現一個上下縱向上的偏轉允許,而無法提供踝關節的橫向15°的屈轉。同理,這樣的問題還會出現在類似於指關節、股關節等一些更為靈活的部位。
由此可見,光是機械傳動上,我們就難以實現影片中馬克戰甲那“如使臂指”的靈便性。
三、能源供應——效率比的權衡任何機器都離開能源的驅動,在現實之中常見的驅動方式有三種,分別為:燃料驅動;電力驅動;以及核動力驅動。
1、燃料驅動:
這是目前最為普及和常見的一種驅動供能方式,它的優點在於供能的穩定,以及攜帶足夠的固體高能燃料可以支援較長時間的運轉,但燃料驅動所需要的內燃機體積較大,且伴有熱能損失,以及廢氣、廢水的排出。
目前世界上的所有航空航天飛行器都是使用的燃料驅動方式,一方面是為了續航和補充上的方便,另一方面主要是燃料驅動不受環境的影響,噴射式發動機可以適應高空以及無氧的太空環境,而電能驅動顯然無法滿足。
馬克戰甲除了強大的科技功能之外,最主要的還是其自由的飛行功能,從《鋼鐵俠3》中馬克42號戰甲從紐約飛到俄羅斯的航程來看,燃料驅動顯然滿足不了這種超遠距離的飛行,畢竟即使是航空燃料,這也需要極為可觀的燃料儲備才能達成。
2、電能驅動:
電能驅動是將電能直接轉化為動能的一種方式,在轉化效率上來說,他無疑是最高的,但電能的儲備卻受電池技術的限制,難以克服續航能力上的弊端,而且電能的補充也沒法像燃料那樣便捷,即使是超快充技術,也需要一定的限定條件和時間。
而且馬克戰甲的飛行對於能量的需求是非常巨大的,消耗的速度也是相當的可觀,以目前的鋰電池溶劑比來換算,那將會是非常大的一個體積,對於馬克戰甲這種可穿戴式單兵裝備,顯然是不現實的。甚至是應用在獵鷹的裝備上,都難以實現。
還有一個很大的問題就是馬克戰甲在影片中採用的是類似於噴氣式發動裝置,使用電能根本沒法轉換,就目前而言,在航天航空領域,電力驅動還停留在“螺旋槳發動機”上,比如:無人機。很顯然這種驅動方式在爆發力上沒有噴氣式發動機那般強大。
3、核能驅動:
要論驅動能力,在三種驅動方式中,顯然是核能最強,《鋼鐵俠》中託尼給馬克戰甲系列供能的正是一種“微型方舟反應堆”,利用“鈀元素”的放射性製造而出的一種核能裝置。
不過很可惜的是,在現實中,“鈀元素”並不具備放射性。通常我們所看到的核動力航母,核彈,或者是核電站,用的都是‘鈾235’及其衍生物,這種物質在自然界中是天然存在,具有很高的放射性,而且很不穩定。
(備註:鈾233、鈾235 鈾238,和鈽239是能發生核裂變的核燃料;氘和氚等能發生核聚變的核燃料)
在影片中託尼打造“微型反應堆”的時候,曾表述過它的供能效率,高達每秒30億焦耳的電能,這是怎樣的一個概念呢?拿我們熟知的三峽水壩為例,它一年發電量約為1000億度,1度電是360萬焦耳,30億焦耳約等於833度,一年也就是約等於262億度。這就等於一個微型反應堆一年所能產生的電能,等於整個三峽發電組總效率的26%。
實屬恐怖,你想想,一個三峽僅僅能供應三套鋼鐵俠的馬克戰甲是什麼概念!而且據相關可靠的資料可查,目前世界上穩定可控的“微堆”也有電飯鍋那麼大,受“熱核反應”的限制,無法再進行體積上的壓縮,即使我們在現實世界中還原出馬克戰甲,那也是一個揹著巨大“包裹”的駝背型。
四、機械構造的難題——緩衝機制(補充:影片中的“冷核反應堆”目前根本不存在)
在現實世界中,所有的飛行器都會面臨一個問題,那就是緩衝能力和駕駛員承受能力的考慮,我們日常熟知的一些飛行器,一般超音速飛行,僅僅只有2-4倍的重力加速度,並不是我們造不出加速能力更強的機型,主要是因為受制於材料強度,緩衝能力兩方面因素。
一般情況下,普通人類的身體構造僅僅只能承受住六倍以下的重力加速度,即使是經受過專業訓練的飛行員和宇航員,最高也就能在10倍左右的加速度下,勉強保持清醒狀態,當加速度超過這個速度之後,就可能對人體的內臟造成一定的傷害。
然而在《復仇者聯盟3》中,託尼為了追趕上烏木喉駕駛的“甜甜圈”飛船,命令“星期五”將速度加到了極限,當託尼追上非常的時候,很明顯已經處於大氣層的邊緣位置了,甚至有可能已經衝出了大氣層,根據“宇宙第二速度”(逃逸速度:11.2km/s)我們可以推測託尼在瞬間的加速度遠超10G水平。(託尼是在瞬間將速度調至了最大)
不僅如此,在《鋼鐵俠1》中,託尼突然被美式M1A1主戰型坦克直接命中,然後從高處墜落,經受了兩次的巨大沖擊。要知道美式M1A1主戰型坦克搭載的可是125mm滑膛炮,是世界上坦克之中主炮口徑最大的一種型號,被直接命中瞬間所能產生的衝擊力可以達到幾十G之多。
能在如此巨大的衝擊力下,託尼倖存下來,並且毫髮無傷,幾乎是不可能的。若是不考慮體積上的限制,利用巨大的緩衝裝置,或許可能達到這種吸能緩衝效果,但在類似於馬克戰甲這樣一種“單兵裝備”上,這完全是天方夜譚,至少以目前的科技無法實現如此高效的吸能緩衝裝置。
而且從影片中託尼戰後脫戰甲的情形來看,雖然戰甲發生了一定程度的變形,但本體卻沒有受到任何的影響。可見馬克戰甲在材質和緩衝吸能上優越性。
(備註BUG點:馬克3號沒能完全防禦住子彈的設計,留下了一個一個明顯的小孔洞,但卻防住了M1A1主戰坦克的炮彈,而且很有可能還是一顆穿甲彈。直接命中爆炸,並沒有跳彈)
五、人工智慧——戰甲的靈魂通過影片中諸多細節的展示,我們不難發現,馬克戰甲並非是一個簡單的防禦型“龜殼”,它還搭載了許許多多形式各異的輔助功能,並且戰甲內部除了手部的兩個噴射控制器之外,並無任何的操縱設施,諸多的功能都完全是在“人工智慧”系統的統一調配下協同運作。
也就類似於我們現實世界中控制機械所用的程式設計編碼,它是除硬體之外的機械“靈魂”。在《鋼鐵俠2》中漢默工業為了爭奪軍火市場,也想打造出自己的“可穿戴式戰甲”,除去構造設計上的不足之外,軟體系統上也極為匱乏,也正是因為系統的崩潰,才導致了戰甲扭轉過度,損傷了內部的駕駛員。
而且託尼的馬克戰甲所搭載的人工智慧可不僅僅侷限於簡單指令發出和協調,還可以實現情報收集、戰甲姿態調整、資料分析處理、個性化需求匹配等等,諸多功能,甚至是託尼的其他輔助性遠端支援裝備也完全受“賈維斯”的調控,效率和功用極高。
然而在現實世界中,以目前的科學水平還難以打造出如此高智慧化的系統軟體,若是沒有“人工智慧”的輔助,我們想要打造馬克戰甲,無疑又會增加一項大難題,那就是如何對馬克戰甲進行指令輸入和執行。若是覺得難以理解,不妨可以檢視一下民航飛機的駕駛艙,要知道論複雜程度,民航飛機可遠遠不及馬克戰甲。
當然,我們上述討論的還僅僅只是基礎版的馬克戰甲,而之後更多的升級版,以目前的科技水平就更難以實現了。就比如:馬克7的手提箱行動式戰甲;馬克24的動態捕捉穿戴式戰甲;馬克42的分組式遠端支援拼裝戰甲;馬克50的奈米戰甲;以及馬克85的懸浮式外設戰甲。
不過,科學發展是迅速的,現在不可能並不代表著未來也同樣不行,雖然鋼鐵俠的馬克戰甲是科幻的產物,但從以往的經驗來看,科幻的構想往往為科學研究提供了寶貴的靈感和方向。相信或許在不久的將來,人工智慧 和 類人機器人 便可以遍佈大街小巷之中。
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沒有不被重視 現在的科技水平還達不到而已,光裝備裡面能源 武器系統的小型化就夠嗆了
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看看熱鬧就好,認真你就輸了
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強相互作用力下,切皆有可能
M1A1用的是120mm滑膛炮