华丽与寂寞：真实版《星球大战》的武器有多厉害

X翼战斗机——夭折的创意

X翼战斗机从1977年第一部就出场了，是起义军的主力机种。优秀的起义军飞行员就是驾驶这款战机，与帝国军进行殊死搏斗。最后，主角卢克也是驾驶X翼战机摧毁了帝国的超级武器——死星。影片中，X翼的双翼双轴对称本身就富有美感，而它在起飞、降落时还会进行变翼，看上去真是炫酷极了。

历史上，曾经有一位美国设计师司曲普，在30年代设计过一款X翼战机SP6。之所以造成双翼X型，可不是为了炫酷，而是为了解决飞机“低速起降、高速起飞”的矛盾。

最早的飞机是在20世纪造出来的，那时候发动机功率有限，飞行速度比现在要慢得多。比如一战时候的飞机时速只有100多公里，也就是个带翅膀的摩托车。速度既然慢，要获得足够的升力，就只能增大机翼面积。可是机翼太大了也麻烦啊，不但怕磕着碰着，在空中遇上乱流也不好控制，还容易折断。当时的解决办法就是用多个机翼重叠。所以看老电影上的飞机，往往都是双层机翼，一战时德国著名的福克DR1战斗机则是三层翼的。1921年意大利的“卡普罗尼 Ca.60”计划造成能够搭载100人的大型客机，竟然拥有9对30米宽的机翼——当然，失败了。

一战后随着科技进步，发动机的功率大幅度增加，飞机的速度也大幅度提高，于是只需要用小得多的机翼面积，就足够把飞机抬起来了。双翼、三翼飞机也简化成了单翼飞机，在飞行时能够更加灵活。但是这也造成了一个麻烦：因为机翼面积小了，为了获得升力，不但在空中要保持高速，在起飞、降落时候也必须达到高速。这不但使得飞机起降需要更长的跑道来加速、减速，也使得大大增加了起降的危险性，事故频频发生。

那么，怎样解决这两者的矛盾呢？1935年，设计师司曲普给美国空军相关部门送上了他的设计SP-6。大致来说，这架飞机有两副机翼，平时重叠在一起，等于一架单翼飞机；需要的时候，两副机翼分别向上方、下方打开，形成了X型的两副机翼，面积翻倍。这样，SP-6在起飞、降落时以双翼形式，可以用50公里的时速起降；而在空中时则变形为普通的单翼机，以500公里的时速飞行。

这确实是一个很有创意的设计，不过，美军相关官员并不感冒。他们觉得，这个设计过于复杂，又不成熟，于是最终拒绝了司曲普。事实上，以后的研究表明，这种X翼飞机通过变翼，虽然能获得低速下较大的升力，但是这种复杂的结构和不规则的外形既增加了重量，也容易出现故障，还使得飞机的空气动力特征变得很特殊，总之很难用。因此，X型飞机还是只能停留在设计图上。

事实上，在电影《星战》中，我们可以看到X战机的驾驶员并没有在起飞阶段打开X型翼。相反，他们从起飞及在大气层中都是用的单翼模式，直到飞入太空进入战斗状态后才变成X翼——这主要是为了打开配属在翼上的武器系统。大约连“外空第一飞行员”卢克也觉得X翼的气动性能难以驾驭吧。别说X型变翼这种设计了，就连几十年后，喷气式飞机设计师们提出的“变后掠翼”方案，在高飞和起降时改变机翼后掠角的大小，相当于把机翼稍微“收拢”一下，也产生了诸多副作用：增加机身重量，减少机翼悬挂点，减少负载，影响灵活度，降低可靠性……当然，为了增加机动性，这些都是值得的，所以美制F-14、苏制米格23、欧洲狂风战斗机等三四代机均采用这种结构。

直到70年代，著名的飞机设计大师鲁坦才把X型翼真正落实。那是一款叫作Quickie的微型单人飞机，重112千克，最大时速超过200千米。该机在座舱前方有带下反角的前翼，座舱后方则设置了带上反角的后翼，两对机翼成X型。不过，这和星战中的X翼战机差距还是有点大的……

TIE战斗机——离子引擎之争

和起义军“X翼战机”相对的，便是帝国军的近空主力战机——TIE战机了。两片六边形板子夹着一个机舱，形状奇特，在空中穿梭折返，行如鬼魅。因为外形酷似领结，Tie被翻译成“领结式战斗机”。实际上，Tie同时是 “双离子引擎战斗机（Twin Ion Engines fighter）”的缩写。那两大片板子，可不是机翼，而是离子引擎的两块太阳能电池板。

离子引擎是一种电推进设备。简单说，它是通过电子束射击电离室中的气体，使得气体原子发生电离，形成正离子。然后，通过电压把正离子加速成为高能的离子束，从尾部排出，如此产生推力。所以，离子引擎和传统的化学推进器原理差不多，都是靠喷射物质产生反作用力。只不过，一个是喷出电离子束，一个是喷出烧燃料产生的气体罢了。目前电离的物质，主要采用稳定、不易损坏设备的惰性气体如氙气，而所需要的电能，则可以通过太阳能电池板充电。所以TIE战机需要那么大两块“靶子”似的充电板。

离子引擎其实并不是什么最新技术。其早期理论在1906年就由现代火箭之父罗伯特·戈达德考虑过以电能加速带电粒子的可能性。30年代，火箭专家维纳·冯·布劳恩及其导师赫尔曼·奥伯特也曾专门研究电推进问题。1958年，美国陆军就签定了有关电推进的第一个合同。1960年，美国航空航天中心（NASA）进行了30千瓦离子引擎的研制。1964年，美国首次由卫星携带离子引擎入轨测试。1998年，美国彗星探测器“深空1号”首次以离子引擎作为主力推进系统。目前美国最新一代离子推进器的功率达到7千瓦，而中国电推力器的功率达到5千瓦，并计划在2020年完成50千瓦量级大功率推力器的技术攻关。

相对于化学燃料发动机，离子发动机最大的优势是效能高、稳定性好。由于经过电加速的离子流，其喷射速度比化学推进剂快很多，因此离子引擎消耗每单位质量的燃料，产生的推力也比化学发动机快很多。比如深空一号只携带了81.5千克的氙推进剂，就可以进行20个月的飞行。同时离子推进器的使用寿命也超过化学推进器，2013年9月，美国NASA已完成了对离子发动机超过48000小时的驱动测试，是太空推进系统史上测试时间最长的一次。在长距离的太空探测中，这都是极为可贵的特性。另外，离子发动机以电能激发离子束，其可控性比起化学发动机要好得多，有利于精确调整（这个相信开电动车的朋友深有体会）；离子引擎的体积和质量也远远小于化学发动机，比如深空一号的离子引擎只有8公斤重，直径约40厘米，大大节约了探测器上有限的空间。

如此看来，采用双引擎的帝国Tie战机威力自然相当强大了。遗憾的是，实际上离子推进器的特性，并不太适应于电影中这种任务。首先，目前的离子推进器单位效能虽然较高，但不能象化学推进器那样在短时间内产生强大的推力，其推力小得可怜，大约只相当于几十克重力。所以在当前航空探测中，运载火箭的发动机还是需要化学推进器，吃燃料多，劲头大，足够把飞船送入外空，然后在没有阻力的太空旅行中慢悠悠地使用小资情调的离子引擎来微调。帝国军Tie战机是一种纯用于近距离空战的近战机，需要依托母舰和行星补给。对这种“打一阵就回家”的飞机，最重要的是要有强大的瞬时推力来实现灵活的机动，“持久性”压根就不重要，其实化学引擎比离子引擎更适合。现在也没见哪个国家把离子引擎用到飞机上。

就算在星战时代，离子引擎已经能够实现大功率，那么对于近程战机，挂上两个硕大的太阳能电池板是什么意思呢？你又不需要长距离、长时间的远征，换一个小型蓄电池不好么？要知道，挂上这两块板，不但让TIE战机成为敌机唾手可得的靶子，而且在复杂空域的机动性也大大降低——害怕磕着碰着啊。《星战4》结尾黑勋爵的TIE战机就是和自家僚机发生太阳能电池板的亲密接触，这才在关键时刻失控，导致死星1号被卢克击毁的。《星战7》中Tie战机还参与了大气层内的地面轰炸和高难度追逐，这两块电池板简直是气动的灾难啊！

ATAT——步行四足机器人

在《星球大战5：帝国反击战》中，出现了帝国军的一款陆战利器——ATAT（All Terrains - Armoured Transport Walker，全地形装甲运输步行者）。其高达20多米，身披重装甲，装备重火力，能够运载大批士兵、轻型战车、装备补给翻山越岭，或者亲自冲锋陷阵，仿佛是银河时代的机械战象。在电影中，帝国军正是凭借这种机器人攻克了起义军的基地。

ATAT其实就是一款步行四足机器人，目前几个大国都在研制。现在轮式车辆已经相当发达，但一旦离开平坦道路，轮式车辆就寸步难行，甚至履带车辆也难以爬坡上坎。多足步行机器人正是为解决这个问题而来的。不过，要让四只机械脚能够协调地运动，还要应对各种复杂地形，这对系统的要求可也比单纯的轮式、履带车辆进退高多了。

电影中的ATAT纯粹是制造一个机械怪兽的噱头。20多米高的庞然大物是各种重型武器最好的靶子，缓慢的移动速度使得该靶子近乎于固定靶，长长的四条腿更是天然的弱点。而这么个金属怪物要真造出来，对地面的压强就会让它自己寸步难行，一个小小的斜坡也可能叫它四脚朝天，被起义军一条细细的金属链绊住就整个儿摔倒了。总之，虽然看上去吓人，真打起来叫它死的法子多得是。

真实世界的步行机器人可要合理得多。最著名的是美国的“大狗”，由波士顿动力学工程公司专门为美国军队研究设计。相对于之前的机器人，大狗最大特色是通过模仿生物运动，能保持动态稳定，移动迅速且平稳。这头1米长，75厘米高，重量75公斤的机器狗，能够以7公里的时速前进，比人步行还快，也能攀登35度的斜坡。它不但可以爬山涉水，还可以承载150公斤的货物。通过内部电脑，它可以自行沿着预先设定的简单路线行进，也可以进行远程控制，或者跟随着特定的“主人”行进。甚至当受到外力冲击时，也能够调整步幅，保持不倒——这可比电影中的帝国ATAT强多了

美军在2011年开始，把大狗投入阿富汗战场，用于给士兵运输补给品。从技术应用角度来说，美军“大狗”适应性很好。这个半人高的家伙，无论是像现在这样当辎重，还是加装上武器设备参加战斗，都有其适应范围——它块头并不比一个士兵大，虽然动作不如士兵灵活，但如果加装了自动瞄准的武器后，伏在掩蔽体背后，光把摄像仪和枪口冒出来，偷偷给敌人来一梭子也够难防的。

当然，目前大狗尚未来得及正式服役，就被退役了，理由是它的噪声太大（如同割草机一样），容易吸引来敌人的火力，暴露我军位置，而且太笨重，维护不易，性价比低。但瑕不掩瑜，这些毛病都是可以通过技术手段加以改进的。可以预见，在不久的将来，美军以及世界上其他军事强国，在步行机器人的研究应用上会有新的突破。

死星——天基武器

电影中最为恢弘的武器，无疑是帝国的“死星”系列。《星战4新希望》中的死星一号直径达120公里，《星战6绝地归来》中的死星二号直径达160公里，而《星战7原力觉醒》中帝国余党制造的“弑星者”更是直接用一颗小行星改造为武器，其直径十倍于过去死星。他们的武器威力无穷，死星1号和2号都是超级激光，足以毁灭行星，而弑星者的超能波束更能毁灭星系。

当然，死星有一点比弑星者厉害：他们装备了超空间引擎，能够移动。而弑星者，一颗天然的行星要移动，难度大点吧。在2012年，有数万名狂热的星战迷曾向白宫建议：俺们美国这么强大，何不制造一颗死星！白宫专家回复道：死星建设费用，初步评估为85亿亿美元，是全球GDP的1万多倍，再说这么多钱建的‘死星’，被一架单人飞船就毁灭了，太不划算。

现实中的死星，其实就是天基武器，也就是基于太空的对地攻击武器。当然，真实版的还在试验阶段，威力也绝不可能如电影中那么夸张。相对于传统的地表和大气层内武器，太空武器有着几个显著优势。首先太空武器位于距离地面数十公里的高空，居高临下，侦察则可“一目了然”，攻击则可“势如破竹”。其次，太空武器有助于突破地表地理特征和军事格局的阻碍，实现全球布局。其三，太空武器脱离大气层的阻碍，能够达到更高的速度，使得攻击更具有突然性。

目前最接近死星的，是美国从2004年开始正式启动的“暗星”项目。暗星实际上是一艘空天母舰，其长度可达300米，高20米，翼展超过100米，虽然体积还不到电影中“死星”的十亿分之一，却也堪称是飞行器中的巨无霸。它能在距离地球200公里的轨道飞行，最高时速为25倍音速，90分钟便能绕地球一周。暗星还能从地面水平起飞着陆，在大气层内的飞行速度也将达到5倍音速，比子弹还要快，2小时便可从华盛顿飞到东京。空天航母及其搭载的空天战斗机和各种导弹，将形成一个移动的空中要塞，攻击一万公里外的目标也只需要20分钟。在一次模拟的未来战争中，针对某可能对美军发动核攻击的国家，美军首先以地球亚轨道上游弋的空天母舰在极短时间内赶到其上空，释放出空天战斗机，5分钟内即以精确制导炸弹摧毁了敌军的地下指挥所、地面防空火炮阵地、核导弹发射场的控制中心等目标，使得该国整个军事系统陷入彻底混乱。随之赶到的美国常规战机，再从已经撕开的缺口不间断地突入“敌国”上空，完全取得了战争的主动权。

当然，我们也可以看到，“暗星”用于攻击的武器并不是电影中毁天灭地的超级激光炮，却是看上去很“常规”的空天战机和导弹。事实上激光武器的使用受到很多限制，它虽然能以极高的光速命中目标，但其破坏力除了致盲人员和仪器外，主要通过高温烧融，或以超高温度使得被照射点的材料急剧熔化乃至汽化形成冲击波的方式完成。前者需要有一定的持续时间，后者则需要有超高的瞬时功率。对于地面目标而言，由于光线能量在空气中会散射，在雨雪、雾霾等天气里更可能撞上空气中的微粒，威力大减。此外，激光器通常体积大而笨重，对作战平台要求很高，其消耗电能也是惊人的。要在太空中搬这么一套玩意，卢卡斯可以上下嘴皮一碰，国防部真要搞起来却没那么简单。真要有那个钱有那个技术，还不如多整几架空天飞机威力大。甚至从天基发射导弹，乃至发射动能武器，性价比可能都比激光武器要高。当然，各有各的用法，激光武器对于敌军战机、导弹或侦查设备这些本身较为精细敏感的玩意，还是挺好使的。

那么，针对现实版的“死星”，又应该如何反击呢？电影中起义军需要派出大批战机去玩命冲击死星的“薄弱环节”，那是因为死星太大了，防御力和自持里太强了。实际上的空天武器要脆弱得多。既可以用空天战机加以攻击，或者以我方天基武器发射激光、动能武器等进行打击，也可以使用空间拦截器。美国在这方面走得很早，最初曾研究用核武器摧毁苏联卫星， 70年代以战斗机投放反卫星导弹（空基反卫星）作为主要手段，80年代后期，又开发了智能卵石拦截弹，在轨道空间拦截目标（天基反卫星）。该拦截器高度1米，直径10多厘米，只有几公斤重，但装备有可见光和紫外线传感器，高分辨率宽视场摄像机，可以看到数千公里外建筑物大小的目标。同时具备较高硬件处理信息和人工智能，机动速度达600米/秒以上，碰撞时可穿透和压碎卫星结构、碰撞毁掉关键附属部件。这种拦截弹既能反卫星，也就能反更大型的天基武器，当然后者本身的防护能力会更强一些，但真要撞上了照样是个毁字。此外，大型激光器也是对天基武器攻击的神器，太空中没有地面上的大气、水滴、地形干扰，正是激光武器发挥作用的最好场景。不过，你得先把激光武器庞大的能源设施给搬到太空再说。正所谓道高一尺，魔高一丈，真等各国的天基武器开始纷纷出笼了，必然又有更多花样百出的战斗方式出来。