如何科學地打造蝙蝠俠裝備?

2021-01-10 中科院物理所

從漫畫書到大銀幕,這位蒙面正義使者自1939年登場以來經歷了形形色色的冒險。作為最具現實主義的超級英雄,蝙蝠俠打擊犯罪不是仰仗超能力而是藉助高科技裝備,研究人員和科技迷們躍躍欲試,意欲令科幻成真。

誕生於1939年的蝙蝠俠不久前慶祝了自己的八十大壽,不過他依然身手矯健。由漫畫家鮑勃·凱恩(Bob Kane)和編劇比爾·芬格(Bill Finger)聯手打造的這位超級英雄有一點與眾不同,那就是他稱不上「超級」,因為他沒有超能力。

蝙蝠俠的強大實力來自艱苦鍛鍊以及各種裝備。這些裝備全都冠以「蝙蝠」二字,其中最出名的包括百寶箱似的蝙蝠腰帶以及蝙蝠車,我們的蒙面大俠就是駕駛蝙蝠車飛馳在哥譚市的大街小巷,在這座虛擬城市行俠仗義。

蝙蝠俠的真實身份是布魯斯·韋恩(Bruce Wayne)。在兒時親眼目睹父母被殺後,他用雙親留下的遺產,為自己打造了全副武裝。編劇自然是科幻的狂熱擁躉。這些裝備在經年累月中經過多位編劇之手而花樣繁出,但它們並沒有脫離尖端科技的範疇。

本文將帶你參觀蝙蝠洞,近距離研究蝙蝠俠的神奇裝備:究竟是異想天開還是真的可以用來武裝士兵和警察?換言之,現今科學能否將普通人打造成名副其實的蝙蝠俠和蝙蝠女?答案就在文中。

蝙蝠俠用來打擊罪惡的裝備可不只是編劇的想像那麼簡單,其中一些已經出現在了實驗室!至於成功與否,見仁見智……

蝙蝠戰衣:防爆盔甲

蝙蝠俠可不像超人那樣無堅不摧。那他從十層高處跌落或者面臨槍林彈雨時如何是好?大功臣當屬常用於防彈衣的凱夫拉(Kevlar)材料。

凱夫拉縴維這種合成纖維織成的布料十分結實,射出的子彈撞上它反而會令自己碎裂。不過還是有個問題:子彈秒速達1300米,隨之產生的巨大動能就連凱夫拉也不能完全消解。布料無法吸納的力量傳導至肉體,就會造成大面積淤青!

為了避免這種情況,通常防彈背心會再加一層陶瓷板(但也因此變得更加笨重)。蝙蝠戰衣則是採用更加輕便也更加昂貴的金屬鈦。防彈效果完美,防撞效果略遜一籌。

這種情況下,最好是在織物中鎖入混有直徑小於0.01毫米(一根頭髮絲的十分之一)矽粒的水。這種水靜止時呈流體,但遇到高速撞擊會變硬。

「秒速達50米或100米時,矽粒會像咬合的齒輪一樣交織在一起。」法國國家科研中心(CNRS)的約爾·弗爾泰爾(Yol Forterre)解釋道。假如蝙蝠俠堅持採用現有科技,無論做出何種選擇,他待在醫院的時間可要多過在外懲奸除惡!

這款為俄羅斯士兵打造的未來戰衣於 2017年在莫斯科亮相。

高科技面罩

蝙蝠俠的面罩不僅防彈還配備了多重鏡片,使其能夜視或者看到紅外線。如今,普通士兵也配備有類似眼鏡。兩者的差別主要在於裝備的體積。通常需要一臺可接收光線(包括肉眼不可見的紅外線)的傳感器以及一臺可將光線變成可見圖像的變像器。

夜視鏡能強化肉眼無法捕捉的光線,並將其以綠光的形式呈現出來。目前的微型技術還無法將這些設備全部嵌入普通鏡片中。此外,蝙蝠俠的鏡片還能充當屏幕,顯示蝙蝠洞內計算機傳輸的圖像。面罩還配有內置通信器,可以用其與盟友交流。

值得注意的是,蝙蝠俠早在藍牙技術和4G網絡出現之前就掌握了這些技術。編劇可真是未卜先知!更別說面罩還加了一層鉛,可屏蔽超人的X射線透視——只不過,鑑於鉛是有毒金屬,科學家都儘量避免使用它。

內置外骨骼

影片中,蝙蝠俠使用了兩款外骨骼(固定在身體上的機械裝置)。第一款能增加十指力量,它似機械手套,僅覆蓋手掌和手指內側。在法國機器人智能系統研究所研究員納塔內爾·雅拉塞(Nathanal Jarrassé)看來,「製造此類裝置沒有任何困難,但所需發動機和電池尺寸不小,有一整個書包那麼大」。還是低調為妙!

目前,人們已經製造出了醫療用的機械假體,圖中的設備就是用來進行下肢恢復訓練的。此外,這種手套最好還能配有可依據實際需要來調控力度的裝置:是想打傷敵人還是抓緊一隻長毛絨玩具?此類技術十分複雜,但科研人員正在攻克。

第二款假體是可替換的髕骨,在電影《黑暗騎士崛起》中,蝙蝠俠就靠它來行走。假體包括包裹大腿的兩塊託架以及一根帶關節用以支撐小腿的硬杆。

像這樣的醫療假體已經存在,但還沒有蝙蝠俠的那麼簡便實用。科學家還需要再加把勁!

水陸兩棲英雄

當蝙蝠俠潛入水中前往敵人的水下基地時,他可沒時間穿上潛水服,背上氧氣瓶。幸好蝙蝠俠有一個常備的袖珍氧氣瓶。常規氧氣瓶高70釐米、直徑為20釐米,能保證潛水員在水下待上40分鐘。

當然也有小型氧氣瓶,最多可供氧10分鐘,但僅限於3米深的潛水。蝙蝠俠也面臨同樣的困境。越是往下潛,水壓也就越大,由此對氮氣產生影響(氧氣瓶裝載的是氮氧混合氣體)。氮氣在潛水員的血液中慢慢聚積,但沒有危險,因為水壓足夠大時,氮分子處於溶解狀態。

如果潛水員上升過快,氮分子會氣化,形成氣泡,就會阻礙血管內血液流通。因此潛水員下潛至3米以下的深度後,必須分階段上浮:到達3米處時必須停留3分鐘。如果氧氣瓶只能用上10分鐘,那對蝙蝠俠來說,這事就麻煩了,他可沒什麼耐心……

滑翔之王

蝙蝠俠不會飛,但他可以藉助蝙蝠鬥篷在大樓大廈之間滑翔。蝙蝠鬥篷的金屬骨架撐起邊沿,從而將鬥篷變成了三角滑翔機。

這看起來平平無奇,因為三角滑翔機早已存在,但它比蝙蝠鬥篷要笨重得多,約25至30千克,翼展可達8至10米。

蝙蝠俠要使用三角滑翔機似乎並不容易。因為三角滑翔機飛行員其實是利用上升氣流和下降氣流來實現滑翔,並不能隨心所欲地轉彎。而城市中的鋼筋水泥大樓形成了一道道障礙,穿梭其中無異於自殺。

就算穿上了翼裝(飛行服),模仿飛鼠,極限運動員也得從飛機躍入高空。下降過程中,速度可達160千米/時。落地前,需要打開降落傘減速。

然而,影視作品中的蝙蝠俠著地時無須任何緩衝舉措——在現實生活中,他早該是一坨蝙蝠泥了!

瑞士飛行員伊夫·羅西(Yves Rossy)還提供了另外一個選擇,他發明了一款安裝有4個噴氣發動機的堅固飛翼。蝙蝠俠可能用的是同款裝置,但他要反應極快才能避免以200千米/時的速度墜落。

蝙蝠哨

當蝙蝠俠深陷敵人重重包圍時,他有時會使用綁在腳踝上的超聲波發射器,召喚蝙蝠來幫忙。荒謬絕倫?還真不是!「藉助尖銳的聲音能招來蝙蝠,只是人類通常聽不見罷了。」法國國家自然博物館研究員讓-弗朗索瓦·於連(Jean-Franois Julien)肯定地表示。

科學家為了進行研究也會採用這種方法來吸引蝙蝠。不過吸引的效果很大程度上取決於蝙蝠的種類:有些蝙蝠對聲音極為敏感,有些對同樣的聲音則是無動於衷。「蝙蝠捉到獵物時發出的聲音效果極佳,因為它意味著食物,能吸引來同伴。」讓-弗朗索瓦·於連解釋道。

其他聲音(如悲傷、棲身之所的信號)也同樣可行。至於接收聲音的距離,最遠可以相隔幾百米。唯一的問題在於,這類聲音非常複雜:科學家需要錄下之後再用揚聲器播放出來。

很難想像蝙蝠俠激戰正酣之時突然掏出一套音響!

撰文 Romain Raffegeau

編譯 黃雅琴

來源:新發現雜誌

編輯:Dannis

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