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在浩瀚海洋深处


数亿年的进化


塑造了无数神奇的


攻防利器


如今的人类


用钢铁和电路


重新发明了这一切


当潜艇


披上鲨鱼皮 消声瓦


当声响模仿海豚


看穿黑暗


当乌贼的墨汁


化作潜艇的电子替身


自然早已写好了深海中


生存与猎杀的


终极教科书


本期《军事科技》


带您见证茫茫海中


潜艇的仿生之路


各位观众你们好


欢迎收看《军事科技》


我是蓝皓


在人类出现之前


深海就是地球上


最残酷的竞技场


在这里生存的法则


只有两条


隐藏自己


发现敌人


深海依旧是地球上


最后的黑暗疆域


潜伏着人类工程学的杰作


也是终极的刺杀兵器


潜艇


提到潜艇


想必大家并不陌生


这样一头深海巨兽


从诞生至今


都借鉴了大自然中的


哪些动物的绝招呢


历史上第一次潜艇攻击开始了


这次攻击


是由埃兹拉·李来执行


他驾驶着“海龟”号


成功潜到英国战舰


“鹰”号的尾部


接下去的工作


就是用钻头在敌舰上穿孔


以便固定炸药包


他打钻的地方


正好是一块金属板


半个小时之后


他仍然没有钻透敌舰


只好上浮返回


As of December 31,(In millions)201820172016Net cash provided by (used in) operating activities$1,000$(2,100)$(4,300)


虽然“海龟”号


没有成功取得战果


但它拉开了


潜艇实战的序幕


从此


人类的战场


也随之从陆地


水面


发展到了水下


“海龟”号


也凭借与现代潜艇相通的设计原理


获得了世界上


第一艘军用潜艇的称号


在世界潜艇发展史


占据了一席之地


“海龟”号潜艇


顾名思义


它的外形很像海龟


舱内空气可供驾驶员


呼吸半个小时


在潜艇的上部


还装有两根通气管


以便上浮时打开


下沉时关闭


从而补充新鲜的空气


“海龟”号潜艇之所以能够


成功地上浮下沉


离不开对一种美丽动物的


深刻学习


它就是鹦鹉螺


鹦鹉螺


它是一种海洋中的动物


非常地漂亮


外壳非常漂亮


但是你要到鹦鹉螺的内部


转一圈的话


它里边有很多的腔


就像我们在陆地上


看到的一个一个的小房子


在它的腔里边


人类正是学习了


鹦鹉螺的这种功能


在制造潜艇的过程中


就采用了水柜


水柜就是在这个


潜艇的艇壳的里边


筑成一个一个一个方块的


筑成一个一个方块的


就是类似于储水的柜子


那么需要沉底的时候


就向水柜里边注水


水多了


沉了


潜艇就下沉到海底


在亿万年的进化中


鹦鹉螺


掌握了一种堪称完美的


浮力控制艺术


它的螺旋形外壳


被一系列隔膜


分隔成数十个独立的气室


如同一个精密的


多舱式潜水器


能精确调节每个气室内液体


与气体的比例


# 分泌液体


进入气室时下沉


排出液体


让位给气体时上浮


这种精妙的生理机制


让它能在数百米的深海


与浅层水域之间


自如升降


几乎不消耗任何额外能量


人类潜艇的压载水舱系统


正是对这一自然智慧的完美复刻


当潜艇需要下潜时


阀门打开


海水涌入压载舱


取代舱内空气


艇体重量增加


当需要上浮时


高压气体


将海水强行排出


艇体重量减轻


一艘划时代的潜艇


悄然下水


这就是约翰·霍兰


以自己名字命名的


霍兰潜艇


这艘潜艇


汇集了众多开创式的设计


以往的潜艇


要么动力不足


要么水下姿态不稳


很难在实战中


发挥较大的作用


霍兰首次将压载舱


拆分为主舱与辅助舱


主压载舱


负责核心沉浮


而辅助舱


专攻姿态校准


能通过精准补水


维持平衡


精准调节潜深


解决了早期潜艇


纵倾失控的难题


这套系统


是现代潜艇操控系统的源头


这一设计


让潜艇


真正具备了实战价值


为深海作战开辟了道路


从霍兰潜艇压载舱的手动阀门


到现代潜艇压载舱的


计算机控制高压气系统


其核心原理始终未变


正如鹦鹉螺


用气体取代液体


潜艇用海水取代空气


这种能力


鹦鹉螺用了数亿年进化完成


而人类


只用了不到一百年


在广袤的海洋中


生存


是一场关乎看见


与不被看见的永恒竞赛


为了在这场竞赛中胜出


# 无数的海洋生物


进化出了一套精妙绝伦的


色彩伪装策略


这便是隐蔽色


像虎鲸


鲨鱼


这样一生与海洋打交道的生物


其背部往往呈现深蓝


深灰色


而其腹部通常是白色


或者是银白色


我们经常能够看到


一只从深海上浮的虎鲸


其白色的胸膛


在来自下方的视线中


几乎消失在明亮的天光里


而一只从上方


发起攻击的鲨鱼


其深色的背部


直到最后一刻


才会被发现


这套系统简单而高效


本质上是一种光学隐身衣


它抹平了生物体


在三维空间中的立体感


极大缩短了


不被天敌或者是猎物


# 发现的距离


海军工程师很快意识到


这正是潜艇在海洋中生存


所需要的第一层能力


一战时期


潜艇多活跃于浅海区域


主要面临目视侦察的威胁


各国率先借鉴海洋生物的


双色伪装逻辑


尝试用浅灰


绿蓝等颜色涂装艇身


试图让潜艇


融入近海的蓝灰色海水


模仿的正是虎鲸腹部


适配天光的浅色隐身思路


但早期设计


未能兼顾深浅海环境差异


效果变变


到了二战


德军和英军


则试验新的组合涂装


这些色彩既延续了


上部深色


下部浅色的仿生核心


又试图贴合


浅海藻类与海床环境


可一旦潜艇下潜深度增加


这套设计便迅速失效


阳光穿透海水层层衰减


深海本就是一片幽暗


浅色系艇身


反而成为显眼目标


更致命的是


早期涂料易被海水冲刷氧化


很快褪成乳白色


让仿生伪装彻底失效


真正的转折来自人类


对深海环境的深刻洞察


科学家发现


当深度超过200米


阳光完全消失


黑色


成为海洋的天然底色


这与鲨鱼深色背部


在深海中的隐身逻辑


不谋而合


于是纯黑色涂层


应运而生


它不仅能让潜艇


在幽暗海中


完美融入环境


消除视觉轮廓


更凭借改良配方


解决了褪色难题


成为潜艇光学隐身的


终极方案


因为我们讲


涂层主要是为了颜色


也就是视觉上


不被对手发现


那么很多的动物


都有一层保护层


我们在建造潜艇的时候


也是从自然界


或仿生学里边学到了


如何变化颜色


因为颜色如果涂在潜艇上


是很难随着环境变化的


所以我们就要考虑


潜艇它生存在


一个什么样的环境里边


所以随着潜艇以后


也就是越来越先进


它下潜的深度越来越深


我们发现黑颜色


在下潜以后


不容易被发现


可以把自己隐蔽得很好


所以后来的潜艇


也就是


在二次大战以后的潜艇


逐步逐步地就往黑色上靠近


而现在


世界各国的潜艇


基本上全都涂成了黑颜色


然而在深海


仅仅看不见


还远远不够


随着潜艇潜得更深


航行时间更长


真正致命的威胁


开始从光线转移到声音


我听到它了


找到它了 目标很近 正右舷083


声音


是深海中传播最远


最难隐蔽的信号


一丝多余的噪声


就可能暴露位置


招来猎杀


于是


潜艇的隐身逻辑


也从颜色升级到了形态


潜艇的外形


并非一开始


就是今天的样子


很长一段时间里


它更像是一艘


能够下潜的水面舰艇


二战时期的潜艇


需要频繁浮出水面航行


水下只是暂时藏身之所


因此艇体高耸


结构复杂


水下阻力大


噪声高


# 真正的转折


发生在核动力出现之后


当潜艇可以长期潜航


人类第一次开始


只为水下生存


来设计它的形状


工程师将目光


投向自然界


鲸类


海豚等高速游泳动物


几乎都拥有同一种外形


前圆后尖的水滴形


美国“大青花鱼”号实验潜艇


验证了这一答案


水滴型艇体


显著降低阻力和流噪


让潜艇更快 更安静


也难被发现


从此


现代潜艇的外形


几乎统一


当潜艇的外形


已经足够像一条鱼


真正的较量才刚刚开始


接下来要隐藏的


不再是轮廓


而是声音本身


生物界


鲨鱼的速度非常快


因为在水中


它可以


以非常高的速度前进


实际上


它除了形体的这种流线型以外


还有就是它的皮肤


为什么我们很多的游泳运动员


所采用的游泳衣或游泳裤


采用的是叫所谓鲨鱼皮呢


就是借鉴了鲨鱼的


它皮肤上的这种V字形


也就是它在前进的时候


水流是顺着


箭头的方向向后流的


减少了阻力


减少了就是水


与鲨鱼皮肤的摩擦的声音


然后使它快速地前行


既减少了阻力


又降低了声音


所以我们在建造潜艇的时候


也借鉴了这样的情况


或者是说借鉴了这种功能


我们在材料上


采取一些特殊的材料


因为在深海大洋里边


这种材料


就是我们讲的这种消声瓦


因为消声瓦既要保证


它在水中


能够把噪音裹在潜艇里边


不被对方探测到


同时它也要像鲨鱼的皮肤一样


有一些减少与水的


这种摩擦和阻力


来使这个声音降低


也就是潜艇在高速航行的时候


要降低它与水的摩擦的声音


这样的话可以进一步地


使我们的潜艇


就是像鲨鱼一样


悄然无声地在水中行进


海豚的皮肤


能够分泌一种特殊黏液


使水流紧贴体表滑行


从而减少湍流与阻力


而更为人熟知的


是鲨鱼的皮肤结构


鲨鱼体表


覆盖着无数微小的V型盾鳞


这些看似粗糙的纹理


反而能打散涡流


抑制水流紊乱


大幅降低摩擦阻力


潜艇工程师


从中得到启发


在现代潜艇的消声瓦表面


常会设计出


类似的微沟槽


或者细微纹理


这种被称为沟槽面


或仿鲨鱼皮的结构


并不仅仅是为了


让潜艇航行得更省力


更重要的是


它能够有效降低水流


掠过躯体时产生的流噪声


让潜艇在深海中


变得更安静


也更加致命


海豚在浑浊的海水中


能够准确地找到小鱼


还能分辨出哪条更加肥美


这种能力来自它们独特的


水下视觉生物声呐


当海豚发出


咔嗒咔嗒的声音时


这些声波


就像无形的探照灯向前发射


声音遇到物体产生回声


海豚通过下颚


接收这些回声


就能在脑海中


描绘出周围环境的立体图像


它们能够听出


藏在泥沙里的两条鱼


哪条更加肥美


前方是岩石还是海草


这种能力


让任何人工声呐都望尘莫及


人类从海豚身上


获得了灵感


发明了声呐技术


二战爆发后


德国U型潜艇


再次成为海战中的核心力量


在广阔的大西洋上


它们潜伏在航道附近


利用夜色和水下掩护


对盟军运输船队


发动突然袭击


单艘潜艇就足以瘫痪


一整条补给线


对英国而言


这不仅是军事问题


更是生存危机


装备


军需


几乎全部依赖海上运输


而水下的敌人却始终看不见


面对潜艇带来的巨大压力


英国海军被迫改变思路


不再依赖目视搜索


而是尝试在深海中


倾听敌人的存在


以水听器为基础


配合主动声波探测


# 声呐系统


逐步成型


并率先装备在


驱逐舰和护卫舰上


在护航战例中


第一次实现了对潜艇的


稳定定位


使深水炸弹不再是盲目投掷


而成为有目标的打击


随着反潜技术的成熟


曾经游刃有余的U型潜艇


开始频繁暴露行踪


损失不断增加


大西洋的海战


从潜艇的单方面猎杀


逐渐演变成一场


围绕隐蔽与探测的


技术对抗


而这一技术


正是源自大自然中的


生物声呐


那么说到声呐


就涉及到一个有趣的知识


潜艇在水下航行时


由于水的密度


是空气密度的大约800倍


导致雷达电磁波


通讯电磁波


无法穿透海水


严谨地来说


就是被海水快速地吸收


传不远


因此


声呐就成为了潜艇的主要探测工具


# 声呐的本质


是一个经过微调的耳朵


它的工作原理


类似于鲸鱼或海豚的回声定位


根据工作类型


声呐可分为


主动声呐和被动声呐


主动声呐模式


需要潜艇主动发射声呐信号


声呐信号接触到目标后会反射回来


再被潜艇捕捉


但在战争中


这不是一个明智的决策


因为这种探索


就像黑夜中打开手电筒


照亮目标的同时


也暴露了自己


而被动声响模式


是静默航行


利用被动声呐基阵


接收对方的主动声呐探测信号


来确定对手位置


被动声响模式下


潜艇不会暴露目标


隐蔽性好


声呐


作为动物界里边


海豚


是有它特异的功能


因为海豚


它是从嘴里


发出不同的声响


然后声响传出去以后


如果撞在礁石上


就是海底的礁石上


会反射回来一个回波


它用嘴巴下面的接收器


去把这个声音接收到


然后判定这是石头还是鱼类


如果它的发出去的声音


撞上的是鱼类


它的回声


是和撞在岩石上的声音不同的


而且它收到的回波


也就是声音传播


回波在水里传的


因为很远


它接收下来就可以分辨出来


这是它捕食的猎物了


那么既然


海豚有这么好的这种功能


也就类似于声呐的功能


人类就向它们学习


就仿制了这种声响


这就是主动声响


也就是当我的潜艇


航行的时候


我不断地通过


我的声呐向外释放声波


当这些声波


放到海洋里边去之后


它会一去不复返


但是如果这些声波


撞击到了


对方的潜艇或者是舰艇


或者是海底的这些礁石


它反射回来的声波是不一样的


这样就凭借我们声呐兵


来收到的回波


判断前面是金属


还是石头还是洋流


这是一艘


弗吉尼亚级攻击核潜艇


潜艇的艇艙


# 布置着大型声呐阵列


在早期批次上


它呈现为球形结构


它始终对前方海域


进行持续探测


通过分析回波的时间与特征


潜艇


能够判断目标的距离


方位


并对水下接触进行初步识别


沿着艇体左右两侧


分布着舷侧声呐阵列


海豚身体两侧的侧线系统


负责监听来自各个方向的


细微声学变化


即使潜艇保持静默状态


不主动发声


这些阵列依然能够捕捉


远处螺旋桨的低频噪声


以及水流扰动形成的异常信号


在潜艇尾部


一条细长的


拖曳声呐阵列被放出


这是弗吉尼亚级


最重要的远程感知手段之一


它远离艇体自身的噪声干扰


将潜艇的声觉


延伸到更远的海域


用于发现极其微弱


距离极远的水下目标


艇舯声呐


舷侧阵列


与拖曳声呐协同工作


使这艘潜艇


即使在完全隐蔽的状态下


也能构建起一幅


连续立体的水下态势图


当生存受到直接威胁时


顶尖的猎手


与最先进的武器


都诉诸同一种策略


制造混乱


隐藏本体


当乌贼遇到危险时


会迅速喷出浓密的墨汁


它并非简单的黑色液体


它在海水中会迅速扩散


形成一个与自身形态相似的


浓密的墨汁伪影


这个深色轮廓能够立即吸引


并且锁定捕食者的


视觉注意力


为真身的逃离


创造关键的时间窗口


潜艇工程师


完美地借鉴了这套


复杂的求生系统


并将其转化为防御装备


声学诱饵


潜艇感知到来袭的


声自导鱼雷


或者敌方主动声响锁定时


会从发射管


快速射出声学诱饵


它是潜艇的一种高电子替身


通常是一个自航式的


水下航行器


被发射后


它会精确模仿母艇的


发动机噪声


螺旋桨节拍等


独特的声学指纹


还会主动航行


制造出比气幕弹


更像一艘真实潜艇的


移动声学目标


来袭的智能鱼雷


能够区分简单的气泡幕


和复杂的潜艇噪声


声学诱饵


通过发出更具吸引力的


听觉陷阱


# 引诱鱼雷偏离航道


转而追踪并攻击这个替身


而这些诱饵的发现


实际上就是根据海洋动物


它一些保护自己的这些方式


来学习的


因为它们要么金蝉脱壳


要么以假乱真


所以我们看


随着人工智能的发现


随着我们无人装备的发现


我们就制造了


不同的这种诱饵


主动的  被动的


总之当发现潜艇


被攻击或被人发觉的时候


就扔出一个假目标


向不同的方向


甚至是相反的方向来行进


让它的鱼雷


让它的追踪的设备


去跟踪假目标


而真正的潜艇


悄悄地就逃生了


控制室 这里是声响室


水中有鱼雷 方位241


高速前进 右满舵


找到它了 目标很近 正右舷083


发射5英寸的反鱼雷诱饵


发射反鱼雷诱饵


这套系统


在实战与对抗演练中


屡建奇功


其核心战术


都与数百万年前的乌贼


如出一辙


乌贼用一团墨汁


换取生存的时间


人类则用电子替身


把这一秒无限放大


当深海的幽灵收起獠牙


当猎杀者的声响归于沉寂


这片蔚蓝疆域的博弈


却从未停止


从鹦鹉螺的浮力控制


到核潜艇的无限续航


从乌贼的墨汁


到潜艇的电子诱饵


我们见证了一场


跨越数亿年的


军事科技进化


自然用漫长的时光


雕琢出生存的智慧


人类用智慧在钢铁中


复刻这些法则


这不仅是矛与盾的较量


更是对生命本身


最深刻的学习


下一场改变游戏规则的技术革命


或许正在随着


某只深海生物的游弋


在黑暗中悄然酝酿


感谢您持续关注


国防军事频道《军事科技》


我们下周同一时间


再见