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全民大学霸-第281部分
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。大家熟知的“钢铁侠”，实际上就是军事专家梦寐以求的动力装甲。当然现在的技术距此还有相当遥远的距离。
除军事用途外，外骨骼还应用于医疗方面，主要是帮助一些伤残人士获得行动能力，也被称为步行复原机器人。实际上医学上的用途也和军事用途有着密切联系，因为军队作战会导致大量伤残发生，一个有效的外骨骼系统对于恢复部队的士气，缓解对社会的压力都有重大作用。
最早的外骨骼可以追溯到1890年。当时一位叫尼古拉斯·亚根的北极熊人发明了一种用压缩空气包为动力的类外骨骼系统。1917年，米国发明家则开发了一种以蒸汽为动力的外骨骼。
但真正意义上的外骨骼动力服在1960年由通用电气公司与米国军队开发，当时命名为hardiman。穿着这套装备举起150公斤的物体就像举起6公斤的物体一样轻松。不过这套服装不实用，因为它本身的重量就有680公斤，而且系统反应速度极慢，穿上它每秒只能走76厘米，只有平常人正常步速的一半。
在经历了上世纪60年代的笨重之后，外骨骼在1986年后进入快速发展阶段。当时一位名叫蒙蒂·里德的米国人设计了一种叫“生命服”的外骨骼系统。蒙蒂曾是米国陆军游骑兵特种部队的士兵，但他在跳伞训练中背部受伤。
蒙蒂在医院恢复过程中，从著名的科幻小说《星河战队》中的“机动士兵动力服”概念获得启发，开发出了这一系统，并向军方做了汇报。2001年“生命服”1号诞生。2005年，“生命服”12号创造了外骨骼步行的世界纪录：90分钟走完4公里，和正常人步行速度基本一致。现在，“生命服”已经发展到14号，一次充电能够走1英里、搬运92公斤物品。
目前，世界上各种生产或在研的外骨骼型号就有15个以上。除了米国以外，东瀛、欧洲也有很多企业和大学投入到外骨骼系统的研制。尤其是人口老龄化和低生育率问题异常严重的东瀛，对外骨骼技术有着异乎寻常的兴趣。东瀛佐川电子在2013年7月曾推出世界第一台商用化外骨骼动力服，价格约90万人民币，全球限量5台。
著名的电影《钢铁侠》中的天才发明家托尼·史塔克创造并使用了一套动力服，其匪夷所思的特性使其成为了最理想的单兵外骨骼。
钢铁侠的动力服主要由钛金属等合金为主要成分，形成一个有韧性但又极度坚实且能提供极高防御作用的外壳，因此这是一个具有强大防护性能的动力装甲。钢铁侠动力服最神奇的地方在于其动力推进系统。根据资深动漫迷的分析，钢铁侠战衣的动力核心在于胸口的钯核心微电弧反应堆。这种反应堆不但能够驱动动力服在地面行动，而且可以驱动钢铁侠脚底下的离子发动机让史塔克上天入海，甚至在手中凝聚成离子炮来攻击。
按照电影中的情节估算，钢铁侠动力服的反应堆每秒能产生大约30亿焦耳的能量，堪称发动机中的神器。更神奇的是，钢铁侠的动力系统还能与金属战衣互相作用，在战衣表面形成一种力场，实现盔甲的充能、防护和自我修复。此外，钢铁侠战衣中还有一套人工智能系统——“贾维斯”，辅助钢铁侠的战斗。用网友的话来说，就是“钢铁侠的战衣机械设计水平变/态、材料变/态、控制系统变/态、能量更是极其变/态”。
钢铁侠战衣被评论为“机械设计水平变/态、材料变/态、控制系统变/态、能量更是变/态”。而这几个方面，恰恰也是外骨骼系统研制的主要难点。
首先看材料早期的外骨骼是用钢和铝金属制作的，但造成系统自重过大，使外骨骼的动力在驱动人体之外还要克服自重。因此现在的研制都在降低自重，多使用复合材料、钛合金等轻质材料来让能量效率更高。
其次是动作装置正是这一部分让士兵获得更大力量。以前，液压动力筒因其动力输出较大、动作执行准确获青睐，但其缺点是重量过大，而且液压装置有可能泄漏。现在“动作装置”研发的重点转向小型或微型的永磁伺服马达。这种伺服马达能够组装成微小的组件来实现大力矩和高响应度的运动。
第三是关节的灵活度这涉及到外骨骼能够完成更多的战术动作，例如匍匐、跳跃等。这些动作对于人体关节来说轻而易举，但对于模仿人体关节的外骨骼来说就难度较大了。尤其是人体肩关节、胯关节、脊柱等部位，都是外骨骼模仿的难点。目前主流的外骨骼都是沿着人体的肩部、胯部和膝盖，设置外部球形接头，然后通过平行的连接杆实现连接。但在运动时，这些外部的人造关节和连接杆往往与人体的贴合度发生错位。现有的外骨骼系统虽然不干扰步行，但对使用者的弯腰仍有较大影响。
第四是控制系统良好的外骨骼系统应该有一套精密的计算机人工智能控制系统，来控制外骨骼对人体的动作进行响应。如果响应速度过慢，动作效率低；而响应速度过快，则有可能给使用者带来伤害。由于人体不同关节动作速度有快有慢，因此外骨骼控制系统也必须能协调速度，让使用者感到外骨骼是一种助力而不是阻力。而且先进的控制系统能够发现并阻止使用者的错误动作，例如摔倒，这对于本身行动不便的伤残人士很重要。
最后是电源动力像钢铁侠那样拥有无所不能的反应堆，仅是电影中的幻想，现有动力输出较强的内燃机由于噪音、隔热等问题无法应用。因此，现在主流外骨骼系统均使用电池来驱动电动机。高容量的燃料电池是目前研究的重点，但也只能勉强满足需要。有些专家则设想，未来可以对外骨骼使用无线电能传输。
动力外骨骼系统作为单兵装备领域的新发展点，得到了军事大国的普遍重视。虽然军方不能期待单兵外骨骼能让士兵成为钢铁侠，但一个“士兵背负上百公斤装备、在高原山间健步如飞”的场景有着十足的吸引力。
从21世纪十余年来外骨骼装备的发展看，实现这一目标有着不小的难度。以米国军方为例，在研制出几种单兵外骨骼系统后，还没有一种在战场上投入测试。因此，就目前技术发展看，单兵外骨骼系统很可能优先应用在非战斗领域，例如后勤运输、场站维护、装备修理等需要士兵进行大体力搬运的场合，来缓解士兵们的工作强度。
另外，现有外骨骼虽然适用不了激烈的战场，但在军民融合的医疗领域仍有巨大价值。对于受伤士兵，外骨骼系统可有效帮助他们恢复行动能力乃至工作能力。
在外骨骼技术上，华国也有不低的研究，但是，想要达到钢铁战衣的程度，以现在的科技还是有很大距离。王宁现在提出的战役技术，到底是外骨骼技术的加深，还是真正的战衣技术，张靖有点糊涂。
“对，就是钢铁侠类似的战衣技术，怎么样，这个技术是个大项目吧！”王宁扬了杨眉，得意一笑。
“确实是个大项目，但是，这个项目太大了，你确定有成功的可能吗？”钢铁战衣可不是简单的制造盔甲，而是要有真正的动力，可以让它拥有飞行的能力，以现在的科技，真的可以做到吗？
“以我的理论来说，只能说有成功的可能性，至于能否制造成功，需要在项目之中解决！”
听到这句话，张靖有点无言。一方面因为战衣技术有成功的可能，另外一方面也因为王宁享受到的待遇。
第976章 战衣项目（下）
“荒谬，刚刚当了副部长，竟然就提出这么荒谬的计划，卢处长，你觉得这个战衣项目真的能够实现吗？”
科技部副部长办公室中，排名在王宁之后的周副部长想起会议上发生的一切，忍不住摔了手中的文件。
一个小时前，在负责人碰头会之上，成为科技部实际负责人的王宁提出了一个计划。
原本，以王宁的身份再加上他的影响力，很多人对王宁的计划还是很感兴趣的。然而，随着计划的讲解，周副部长越来越觉得荒诞。
卢处长三十多岁，面容白净，身材修长，听到周副部长的抱怨，推了推眼镜，说道：“如果放在从前，我可能觉得王宁部长的计划不可能实现。以现代科技，咱们还无法正常使用核能，更别提战衣计划的核心：核聚变反应堆！”
早在1929年，科克罗夫特就利用质子成功地实现了原子核的变换。但是，用质子引起核反应需要消耗非常多的能量，使质子和目标的原子核碰撞命中的机会也非常之少。
1938年，严肃国人奥托·哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和铀原子发生了碰撞。这项实验有着非常重大的意义，它不仅使铀原子简单地发生了分裂，而且裂变后总的质量减少，同时放出能量。尤其重要的是铀原子裂变时，除裂变碎片之外还射出2至3个中子，这个中子又可以引起下一个铀原子的裂变，从而发生连锁反应。
1939年1月，用中子引起铀原子核裂变的消息传到费米的耳朵里，当时他已逃亡到米国哥伦比亚人类第一座核反应堆的设计者：费米大学，费米不愧是个天才科学家，他一听到这个消息，马上就直观地设想了原子反应堆的可能性，开始为它的实现而努力。费米组织了一支研究队伍，对建立原子反应堆问题进行彻底的研究。费米与助手们一起，经常通宵不眠地进行理论计算，思考反应堆的形状设计。
1942年12月2日，费米的研究组人员全体集合在米国芝加哥大学足球场的一个巨大石墨型反应堆前面。这时由费米发出信号，紧接着从那座埋没在石墨之间的7吨铀燃料构成的巨大反应堆里，控制棒缓慢地被拔了出来，随着计数器发出了咔嚓咔嚓的响声，到控制棒上升到一定程度，计数器的声音响成了一片，这说明连锁反应开始了。这是人类第一次释放并控制了原子能的时刻。
1954年前苏联建成世界上第一座原子能发电站利用浓缩铀作燃料，采用石墨水冷堆，电输出功率为5000千瓦。1956年，英国也建成了原子能电站。原子能电站的发展并非一帆风顺，不少人对核电站的放射性污染问题感到忧虑和恐惧，因此出现了反核电运动。其实，在严格的科学管理之下，原子能是安全的能源。原子能发电站周围的放射性水平，同天然本底的放射性水平实际并没有多大差别。
1979年3月，米国三里岛原子能发电站由于操作错误和设备失灵，造成了原子能开发史上空前未有的严重事故。然而，由于反应堆的停堆系统、应急冷却系统和安全壳等安全措施发挥了作用，结果放射性外逸量微乎其微，人和环境没有受到什么影响，充分说明现代科技的发展已能保证原子能的安全利用。
二十亿年前，在今天的非洲加蓬联邦国，曾存在着一个大型的链式核反应堆，运转了很多万年。奥克洛是非洲加蓬国一个铀矿的名字。从这个矿区，高卢取得其核计划所需的铀。1972年，当这个矿区的铀矿石被运到一家高卢的气体扩散工厂时，人们发现这些铀矿是被利用过的，其含量低于711w％的自然含量。似乎这些铀矿石早已被一个核反应堆使用过。高卢体制宣布了这一发现，震惊了全世界。科学家们对这个铀矿进行了研究，并将研究成果于1975年在国际原子能委员会的一个会议上公布。
高卢科学家在整个矿区的不同地方都发现了核裂变的产物和tru废物。开始时，这些发现让人很迷惑，因为用天然的铀是不可能使核反应堆越过临界点，除非在特别的情况下，有石墨和重水。但在oklo周围地区，这些条件是从来都不大可能具备的。
u235的半衰期为七亿年，少于u238的半衰期四十五亿年。从地球形成至今，相比u238，更多的u235衰变了。这就说明在久远年代以前，天然铀矿的浓度比今天要高的多。实际上，简单的计算就可以证明，30亿年前此浓度为3w％左右。而此浓度已足以在一般的水中进行核反应。而当时在oklo附近是有水源的。
让人吃惊的是，这座核反应堆的构成非常合理。比如，目前的研究结果表明，这个核反应堆有几公里，如此巨大的一个核反应堆，对周围环境的热干扰却局限在反应区周围40m之内。更让人吃惊的是，核反应所产生的废物，并没有扩散，而是局限在矿区周围。
面对这一切，科学家们承认这是一个“天然”的核反应堆，将它写进了教科书，并研究它在核废料处理方面的价值。但是敢于再向前探索一步的，就没有多少人了。
其实现在，很多人都知道这是史前文明所留下的遗迹。也就是说，二十亿年前，在今天我们叫做奥克洛的地方，可能存在着高度发达的文明，远远超过今天人类的文明。与这个“天然”的大型核反应堆相比，今天人类所能建造的最大的核反应堆，也显得黯然失色。
1972年6月，奥克洛的铀矿石运到了高卢的一家工厂。高卢科学家对这些铀矿石进行了严格的科学测定，发现这些铀矿石中能直接作为核燃料的铀235的含量偏低，甚至低到不足0．3％。而其他任何铀矿中铀235的含量理应是0．73％。这种奇特的现象引起了科学家们的高度重视和关注，运用多种先进的技术手段和科学方法，努力寻找这些矿石中铀235含量偏低的原因。
经过再三深入探讨和研究，科学家们十分惊奇地发现：这些铀矿石早已被燃烧过，早已被人用过。这一重大发现立即轰动了科技界。为了彻底查明事实真相，欧美一些国家的许多科学家纷纷前往奥克洛铀矿区，深入进行考察和研究。经过长时间的共同努力探索，断定在奥克洛有一个很古老的原子反应堆，又叫核反应堆。这个原子反应堆由6个区域的大约500吨铀矿石组成，它的输出功率只有1000千瓦左右。据科学家们考证，该矿成矿年代大约在20亿年前，原子反应堆在成矿后不久就开始运转，运转时间长达50万年之久。
面对这个20亿年前的设计科学、结构合理、保存完整的原子反应堆，科学家们瞠目结舌、百思不解。这个原子反应堆究竟是谁设计、建造和遗留下来的呢？这是一个令全世界科学家都无法揭晓的特大奇谜。由于这个奇迹出现于奥克洛矿区，因此，科学家们把它称为“奥克洛之谜”。
科学家们一致否定了这种可能性，因为自然界根本无法满足链式反应所具备的异常苛刻的技术条件。只有运用人工的科学方法使铀等重元素的原子核受中子轰击时，才能裂变成碎片，并再放出中子，这些中子再打入铀的原子核，再引起裂变－－连续不断的核反应，当原子核发生裂变或骤变反应时释放出大量的能量。
原子反应堆是使铀等放射性元素的原子核裂变以取得原子能的装置。这种装置绝对不可能自然形成，只能按照严格的科学原理和程序，采用高度精密而先进的技术手段和没备，由科学家和专门技术工人来建造，只有用人工的方法使铀等通过链式反应或氢核通过热核反应聚合氨核的过程取得原子能。
最早的核反应堆出现在20亿年前。这一令人震惊的结论缘自1972年科学家在非洲加蓬奥克洛地区发现的天然核反应堆。进行了数十年研究后，科学家今天终于弄清楚这些相当于100千瓦“迷你核电站”的反应堆，在曾经持续15万年的一段时期内，是如何每3个小时进行一次能量输出的。
奥克洛是非洲加蓬联邦国一个铀矿区的名字。正是从这个矿区，高卢取得了其核计划所需的铀。1972年，当这个矿区的铀矿石被运到高卢时，人们发现其中一些铀矿竟然是被“利用过”的，铀235的含量不足3％，低于711％的天然含量，似乎这些铀矿石早已被一个核反应堆使用过。正是这一现象导致科学家实地调查，并发现了该地区的天然核反应堆：当地铀矿石中的铀曾经历了一个自给自足的链式裂变反应，这曾释放出大量的热能。
在这一过程中，铀原子的放射性裂变释放出中子，从而引起其他铀原子的裂变，最终导致核裂变并释放出热能之类的能量。现代的核反应堆正是运用这一原理来产生能量的。
然而，让人感到困惑不解的是，奥克洛“核反应堆”链式裂变并未出现失控的痕迹，否则将导致矿脉被破坏，甚至发生爆炸。一切都似乎是井然有序的。在现代的核工厂，人们利用缓和剂来控制核反应速度，缓和剂可以吸收一些裂变的中子，使链式裂变速度慢下来，当然也可以通过对中子能量的调节来加速反应的进行。
经过多年探索，科学界终于认定，奥克洛铀矿的铀235，是链式反应中生成的“矿渣”，是“核反应堆”曾经存在的证据，这表明奥克洛铀矿区的“核反应堆”，在20亿年前已经点火工作。在20亿年前，奥克洛铀矿中铀235含量比现在高很多，由于某种原因，可能是自然条件得天独厚，此地形成了“核反应堆”。反应堆的燃烧使铀235的链式反应得以缓慢进行，并且在数十亿年演化过程中，断断续续地释放原子能，其方式和间歇泉喷水相似。
这简直是不可思议的。要知道，要发生核裂变链式反应，先要有大量高浓度铀235，而天然铀矿中只含有极少比例的铀235；即使铀235足够多，要想使核反应不成为核爆炸，还必须使用中子慢化剂如重水等；即使上述两个条件满足了，也并不等于真能发生持续的核反应，还必须使铀与慢化剂之间有某种比例的配置。
在人类建造的核电站中，通常都是核裂变反应堆。在这种反应堆中，必须用高纯度浓缩铀或钚为燃料；必须用石墨、重水等慢化剂来获得慢中子；反应堆中必须加装控制棒，使链式反应受人控制，以缓慢释放原子能。如此苛刻的条件，在奥克洛铀矿的“核反应堆”中，是如何实现的呢？至今在科学界仍然存在很多争论。最自然的论点是，奥克洛铀矿纯粹是大自然的手笔。20亿年前，种种机缘的巧合，使奥克洛矿区的铀235含量比现在高得多。于是大自然就地取材，利用普通水作“慢化剂和控制阀”，使链式反应在人类难以想象的环境中，简洁而神奇地发生。
水的作用举足轻重，这是科学界的最新论点。米国科学家亚历山大·梅希克认为，铀235产生的快中子经过矿石中地下水慢化和控制后，变成了慢中子，使链式反应能以缓慢方式发生。更令人称奇的是，铀235发生的每一次链式反应，都可能持续数千年。因为当核反应堆的温度太高时，将有更多的水蒸发掉，于是链式反应速度减慢、规模变小，使核反应堆温度降低甚至熄火。在这以后的漫长岁月中，地下水会重新汇聚，使慢中子增多，链式反应加速，核反应堆温度升高，以实现重新点火启动。所以，有科学家相信，20亿年来，整个链式反应过程像间歇喷泉一样重复发生。显然，地下水是核反应的触发和控制开关，是关键所在。也就是说，奥克洛核反应堆，之所以没像原子弹那样爆炸，“功劳”全在于地下水的神奇控制，使之在持续几千年的链式反应中，一直缓慢释放着原子能。
第977章 项目开启
“我不是让你给我上科技课的，你就直接告诉我，战衣计划有没有成功的可能！”周副部长挥了挥手，打断卢处长的长篇大论，直接问道。
卢处长的声音微微一顿，这才略微不确定的说道：“部长，从我的专业角度观察，以现代科技程度，想要完成战衣计划基本上不太可能，其中最大的困难就是能源方面，没有核反应堆程度的能源，根本就无法让战衣具备飞行能力。更别说还有外壳，系统等等一系列需要解决的问题！”
“也就说，这个所谓的战衣计划有很大可能会失败？”周副部长问道。
卢处长迟疑了一下：“从我的角度来看的话，战衣计划基本上不可能成功。不过，王部长才是真正的业内顶尖精英，也许，他有能力解决战衣计划上的问题！”
周副部长有点不满：“他王宁虽然厉害，你们也不用如此吹捧吧。他王宁就是一个半大小子，他不是神，只要是人就会出现失误，在我看来，他就是被原先的成绩冲昏了脑袋，想要用一些不切实际的项目获得其他员工的肯定。他这是在收买人心，什么战衣计划，根本就是无稽之谈。”
不管在哪里，矛盾是永远避免不了的。就像科技部一样，不管多少人支持王宁，也不论王宁的成绩如何，总有人看他不顺眼，比如说面前的周副部长。
周副部长今年四十多岁，正是年轻力壮的时候，在整个科技部打拼了十几年，从上到下对他的感觉都很不错按理来说，他犯不着跟王宁生气。毕竟王宁是他的上级，也是真正的世界级科学家，对科技部扩大影响有很重要的意义。
实际上呢？
根本就不是这么回事，在周副部长眼中，王宁过来就是抢走了原本属于他的位子。
没错，在很多人、包括周副部长眼中，科技部第一副部长，也就是科技部实际掌控人的位置应该是他的。伦资历，他在科技部工作了十几年，从上到下对他都比较满意。
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