无人机的崛起
编者注: 尽管无人机进入民用是最近 10年 的事情,但这项技术的历史已经有一个世纪跨度,还跟特斯拉、肯尼迪、玛丽莲·梦露等人扯上关系。我们可以通过 此文 来回顾无人机这百年的历史。
2003年,美国入侵伊拉克的时候,当时的进攻部队里面只有少量的无人机。到了 2010年 时,五角大楼已有将近 7000 架无人机。而现在,美国的军用飞机里面每 3 架就有 1 架飞机是不需要飞行员的。美军无人机,尤其是捕食者和死神无人机的使用推动了这一技术革命。为了说明这些新武器的影响,我们可以看看美军在巴基斯坦的无人机行动,这些行动杀死的人数已经比 1999年 北约主导的对前南斯拉夫的战争中死亡的人数还要多。
展望未来,将来的天空也许都是机器人作战,但回顾过去,无人机技术已有百年的历史。这一技术的基础首先是由天才发明家 尼古拉·特斯拉 (Nikola Tesla)打下的—1898年,特斯拉在麦迪逊花园广场引入了无线控制技术。特斯拉很快就意识到他的发明有潜在的军事用途,指出这项技术可以让人建造毁灭性的远程武器,其威慑力与毁灭性如此之大,以至于按照他的想象,“足以导致国家间实现永久和平。”(注:从目前来看,特斯拉的想象暂时还没有实现,不过携带核武器的无人机技术上是可以实现的。但是相对而言导弹要比无人机携带效果更好)
特斯拉在麦迪逊广场花园首度演示通过无线远程操控一条船
同样在这种世纪末狂热的推动下,英国工程师 Archibald Montgomery Low 也意识到将飞机与无线通讯结合的潜能。一战开始时,他拿下了一份建造远程飞行武器摧毁德国齐柏林飞艇的单子。然后他试验了各种设计,但是成功者寥寥无几,很多原型都坠毁了。尽管 Low 能够证明飞机可以利用特斯拉的无线电波进行操控,但他的反飞艇武器一直都没有达到可以量产的程度。由于这种设备设计目的就是用来自毁的,所以它在概念在很多地方都跟现代火箭或巡航导弹更接近。但不管怎样,Low 的机器可以被视为战斗无人机的最早先驱。
在另一个大洲那边,有一位发明家也在进行着确保无人安全飞行的努力。一度被称为 “美国发明家缩影” 的 Elmer Sperry 兴趣十分广泛,从废金属回收到为美国海军研发探照灯都有他的身影。对远程遥控甚至是无人驾驶概念着迷的他意识到,需要有一套有效的稳定机制。在海军的支持下,Sperry 开始了陀螺仪的实验,1915年 的首次测试就显露出了成功的希望,Sperry 跟另一位工程师 Peter Cooper Hewitt 一道研发出了一款 “航空鱼雷”,这是一种装填满炸药的,小型额无人驾驶飞机。不到一年的时间他们已经可以准备好向美国海军军备局的 T.S. Wilkinson 进行原型展示了。这个机器带有一对机翼,是通过弹射器发射的。在精密气压计的辅助下,它可以爬升到规定的高度。一旦到达目标高度,有一个机械计数器就会计算航空鱼雷要飞多远才能到达目标。设备然后就可以按照设定投弹或者冲向目标爆炸自毁。尽管行动期间不会有飞行员冒生命危险的有点显而易见,但美国海军对 Sperry 这项发明的精确度并不感冒。但随着美国准备要参战,Sperry 最终说服了美国政府,让后者投入几千美元来开发一套可自动驾驶或通过无线电远程操控的系统。海军也看到了它在对重兵把守的潜艇基地(如德国黑尔格兰岛)发动猛烈袭击的潜力。Sperry 在纽约 Copiague 机场设立了一个营地,但他的无人机项目很快就遇到了严重问题。其中一个问题是怎么发射设备。他们试过弹射装置和铁轨,但是发现都有问题。让这个东西飞上天的困难还掩盖了另一个复杂问题:机身的空气动力特性是不够的。几次发射都搞砸了之后,Sperry 意识到自己必须更加注意飞机的设计。他做出了一款以水上飞机 Curtiss N-9H 为基础的原型机,上面有一个驾驶座和一根操纵杆。发明家的儿子冒险试飞了这家飞机。第一次试飞时,Lawrence Sperry 驾驶的飞机栽了跟头并坠毁了。但奇迹的是,他在坠毁中毫发未损,并志愿进行而第二次尝试。他设法让飞机替代品飞上了天,但当他切换到自动飞行时,飞机又开始倾斜翻滚了。他设法从机器手中抢回控制,重新让飞机找到平衡,并安全降落。尽管 Sperry 心灵手巧且不乏拼命的勇气,他的项目到最后烧光了钱也没有转化为成果。但还是有过胜利时刻的。1918年3月6日,Sperry 的一家无人机按照程序飞行了 3000 英尺并优雅地落入了书中。这是有记载的第一次无人机飞行,尽管随后未能成功复制这次试验。
航空鱼雷从未接近过给战争做过贡献,但另一套竞争的系统差点就看见在战场上的使用了。美国空军也开始对无人机技术感兴趣。他们联系了 Charles Kettering(创新家)建造一架带战斗部的有翼无人机,这就是后来的 “Kettering Bug”。这款设备的早期原型是用类似混凝纸的材料中做成的,后来又改用为木材。跟 Sperry 的飞机类似,他们也利用了陀螺仪来稳定飞机。自动驾驶仪是用控制用飞行仪表以及从自动钢琴上面拆下来的风箱凑成的。这个玩意儿可以抛掉机翼然后俯冲向目标。项目还招聘了 Elmer Sperry 和 Orville Wright(奥威尔·莱特,现代飞机之父)两位工程师。
随着测试的进行,空军意识到工程师还没有解决一个妨碍了航空鱼雷研发的问题。在一次演示过程中,一架无人机失去了控制,翻滚着冲向了检阅台旁边,Kettering 的团队躲过一劫。在解决了让原型失衡的问题后,工程师们最终攒足了信心将一批无人机送往前线。Kettering 把自己最得力的干将之一—Henry Arnold 派往欧洲,希望说服对方使用这种飞机。但 Arnold 还没出发就染上了西班牙流感,这让他耽搁了一个月。而等他一个月后姗姗来迟到西部前线时,停战协定已开始生效。Kettering Bug 最终一次行动都没执行过。
Kettering Bug
试飞
战争结束后,Sperry 的航空鱼雷有继续研发了一段时间,但最后停止了。电影胶片记录了研发过程中遭遇的各种挑战。在十几次的试飞当中只有 1 次是成功的,斑驳的画面显示,无人机晃晃悠悠地冲向了天空,但却一直在摇摇欲坠。在那个时代,这项技术终于还是因为野心过大而失败了。
无人机重新进入美军的军火库很大程度上是因为一个不大可能成为军火商的人的心灵手巧:英国演员 Reginald Denny,好莱坞默片时代的明星之一。用铅笔画的胡子,咧嘴而笑的脸,再加上笨拙的体型,他以喜剧演员的身份出现在公众眼前,饰演的都是搞笑但有点蠢的英国人角色。但曾经是一战皇家飞行军团一员的 Denny 是一名狂热的飞机爱好者,随后对玩具飞机产生了强烈的兴趣。据他后来讲述,他对玩具飞机的兴趣是偶然形成的—有一次他看见一个男孩想让自己的玩具飞机飞起来。本想帮忙的 Denny 却不小心把飞机给砸坏了。于是他跑去商店到处去找合适的玩具飞机想给小孩换一架,这位演员随后就迷上了航模。
1930年 代的时候,玩具飞机使用软木做成的,一般用橡皮筋来做动力,所以飞得不是很远。Denny 倒腾了一下之后对这种技术产生了浓厚的兴趣,还带动了 Jimmy Stewart 和 Henry Fonda 两位演员。Denny 甚至还成立了自己的公司 Denny Radioplane Company,并在好莱坞林荫大道的一家店里卖起了缩小比例的飞机模型。更多的高档型号还装配了由工程师 Walter Righter 设计的微型引擎,Denny 还从他那里取得了专利权。终于有一次这位演员灵机一动,想到制造无线遥控航模可以用来给防空训练当靶机。他把这个想法告诉了美国军方,但却收到了对方冷淡的回应。不过,随着二战的开始,他接到了大规模生产这种无人机的订单。随后几年,Denny 的公司发展到了百万美元规模,生产了成千上万架靶机。通过弹射装置发射的这种无人机由操作员远程控制,然后遥控这些飞机进入防空炮的覆盖范围。当时他们有一项功能是全新的:他们给飞机配了降落伞,所以可以重新使用。出于这个原因,Denny 的遥控飞机 OQ2 是第一款大规模制造的符合现在定义的无人机。而当时其他的类似设备都是按照自毁设计的。随着这家遥控飞机公司生意日渐兴隆,它开始招聘更多的员工。由于男人要去打仗,生产线的活就由女人来干。1944年,Norma Jean Dougherty,也就是后来的玛丽莲·梦露,开始在 Denny 位于 Burbank 机场附近的一个厂房轮班。后来,给军方杂志 Yank 工作的摄影师被他的指挥官罗纳德·里根(注:后来的美国总统)派到 Denny 的工厂去拍摄。这位摄影师发现了 Dougherty,请她拿着无人机螺旋桨拍了一张照片。很快他又说服她为自己后面更多的拍摄当模特,这就是梦露演员生涯的第一站了。
玛丽莲·梦露与 OQ2
另一项二战无人机计划则受到了纳粹德国重大威胁的推动。1940年 代中期,纳粹工程师开始了远程火炮的研发,这种武器因为非常新颖且十分秘密,所以只知道叫做 Vergeltungswaffen(报复性武器)。生产这些武器的地方都有重兵把守,所以去那里执行轰炸任务是有致命风险的。大概到了 1943年9月,送抵盟军最高指挥部的航拍照片显示,纳粹在法国 Pas-de-Calais 省 Mimoyecques 附近正在精心搭建一处设施。有超过 1000 名工人(其中很多都是囚犯)参与到挖掘一个复杂的地道系统的任务当中。地面上开来了军用卡车,运来了神秘的炮管和金属铁轨。盟军分析推断,这个地方是用来作为 V1 火箭的发射场的。实际上,这个东西的毁灭性比 V1 还要强。它的代号是 Fleissiges Lieschen,或叫做 Busy Lizzie,将要成为全世界最强大的超级火炮,本来是想用不间断炮轰摧毁伦敦的。用每小时几百发的炮弹而不是轰炸机炸平英国首都,这就是希特勒的计划。
用 PB4Y-1 “解放者” 改造的无人机
受到这种武器 10 几次打击之后,盟军遭遇了重大损失,决心部署一种革命性的新武器。Project Anvil(铁砧项目)想要实现的似乎是一项不可能完成的任务:对敌人发动自杀式攻击但不能损失一位飞行员。其想法是对战疲了的 PB4Y-1 “解放者” 轰炸机和堡垒轰炸机进行改造,去掉飞机一部分内部结构,给它装配上一套由滑轮和发动机组成的系统,然后让伴飞的飞行员在另一架飞机上通过无线远程遥控这些飞机。不过这些无人机最创新的元素却是一台电视摄像机,它可以实时将图像从前锥体传送到伴飞的飞机的操作员那里。当时的电视机还是个新玩意儿,尚未在消费者市场大规模出现。这台摄像机被用来引导找到纳粹的超级大炮基地,然后无人机带着腹中数吨的高能炸药呼啸而下,顷刻间将这些巨兽的藏身之地炸了个稀巴烂。不过尽管无人机拥有致命的杀伤力,但有个缺点不容忽视:不能自己起飞。所以首先要飞行员坐在这些无人机里面把飞机开上天并保持航线。一旦把无人机引导到目标方向,飞行员就激活遥控转向系统然后自己跳伞返回。轰炸 Mimoyecques 的行动中,美国海军选了唯一适合的一个人去执行任务。生于 1915年 的 Joseph “Joe” Kennedy(约瑟夫·乔·肯尼迪)是约翰·F·肯尼迪的哥哥,他志愿去英国执行危险行动,帮助消灭位于北海的德国潜艇。虽然那时候他已经可以回国,但仍自告奋勇参与这次针对德国超级火炮基地的无人机攻击行动(注:其实是因为后来当了美国总统的弟弟由于鱼雷艇被日军击沉后勇救部下抢了总统呼声最高的哥哥的风头)。1944年8月12日,肯尼迪与经验丰富的武官登上了一架解放者无人机,开着它滑出了跑道。机舱装载着 10.6 吨的 Torpex (高性能炸药)。他们起飞后,8 架飞机也加入了进来:其中有 4 架野马战斗机,2 架 “蚊” 式侦察机,以及 2 架 PV-1 控制机(每架都装有一套无人机遥控装置以防设备失效)。靠近英国海岸后,Willy 中尉开始装填炸药。他还激活了 “block”,这是电视摄像机的代号。一旦他的工作完成后,两位飞行员就准备要跳伞了。肯尼迪把飞机拉到了 600 米的高度。他发出了 “zoot suit” 的无线电信号,表示他们已经准备好了。但是 2 分钟后,无人机爆炸了。爆炸的威力如此之大,以至于 2 英里范围外的地方都能找到飞机残骸。而大部分的部件像雨点一样落到了 New Delight Wood 密林中,森林马上火光一片,并且给 147 栋房子造成了损坏。肯尼迪和他的副驾一同遇难。据专家推断,这次爆炸很可能是因为电视摄像机部件发出的电脉冲触发了其中一个引爆装置的保险而引起的。不管原因怎样,铁砧项目还是被中止了。
约瑟夫·乔·肯尼迪
结果证明,美国在太平洋的另一项竞争计划更加成功。海军让 Interstate Aircraft and Engineering Corporation 造了一批攻击无人机。因为军方要求不能用战争相关的关键部件,机身、机翼选材不是金属而是硬化的木头,然后由 Wurlitzer Musical Instrument Company 的专家进行压制。虽然用来制造 Torpedo Drone TDR-1 的材料看起来很怪异,但它的内部机制却是当时最先进的,装配了无线电控制、电视摄像机、以及雷达跟踪装置。“令我们所有人印象最深刻的是,” 一位操控员回忆道:“这是一项最高机密。我们不能讨论有关它的任何东西。哪怕是相互之间都不行。” 准备部署到拉塞尔群岛后,这些无人机开对日军的防空设施发动攻击。无人机先是由地面工作人员发射出去,然后再把控制交给蹲在 TBM 轰炸机机舱毯子上的飞行员,后者一边盯住淡绿色的屏幕上无人机的摄像机回传过来的图像,一边用控制杆来控制无人机。但这支特遣部队很快水面充当日军防空炮警戒的搁浅船只击中。因为在蓝天下的飞机很容易就成为攻击目标。但在单色屏幕里想要在丛林中找出伪装的目标却是另一回事。尽管面临诸多挑战,但 TDR-1 的战绩还是相当令人满意的,有 21 次直接命中目标。更重要的是,在这些攻击行动中没有美国人牺牲,突出了这种武器的潜力。
前锥体安装了电视摄像机的 Torpedo Drone TDR-1
随后由于远程轰炸机和弹道导弹的出现,军方对武装无人机失去了兴趣。不过尽管军方对无人机胃口渐失,流行文化却到处充斥着这种杀人机器。在 1953年 的电影《机器人怪物》中,一位机器人试图消灭地球最后的一户家庭。
而在 1954年 的电影《Target Earth 》中,来自金星的机器人入侵了地球,而在《Kronos》(1957)中,外星人派遣了一支庞大的机器人队伍到地球,去榨干那里的能源供应。与此同时,经常光顾电影院的人开始沉溺于这些未来启示录,其中有一个人对机器崛起成为现实后会发生什么进行了认真的思考。他就是科幻小说作家阿西莫夫,1942年 他发表的一部阐述了机器人三原则(可被视为是对机器人武器伦理的第一次反思)的短篇小说中创造了 “robotics(机器人)” 和 “positronic(电子人)” 等术语。三原则的第一条说的是机器人不得伤害人类,或看到人类受到伤害而袖手旁观;第二条,机器人必须服从人类的命令,除非这条命令与第一条相矛盾。第三条:机器人必须保护自己,除非这种保护与以上两条相矛盾。这三原则至今仍被引用。尽管有人提出,近代无人机并不是机器人,因为它们是由人远程控制的,且既不能思考又不会自主行动,但无人机的进展已经如此迅速,可能阿西莫夫的原则很快就要派上用场了。
尽管 1950年 代的技术仍无法赶上当时拍电影和写书的想象,但到 1960年 代早期,在几架 U2 和 B-47 侦察机被前苏联击落后,这种情况改变了。这些事件令美国军方和 CIA 意识到有人侦查行动的日益危险。苏联的防空导弹经过大幅度改进后,突破其领空已经变得不安全了。于是美国相应也大幅加快了新型无人机的研发工作,而能够发现苏联核导弹基地的 Lightning Bug 无人机的出现让研发工作达到了高潮。而越战则是无人机首次的大规模使用,平均每天都要执行一次任务。与此同时,美国海军也在试验无人直升机。DASH QH-50 被派往越南去搜寻火炮阵地或狩猎潜艇。甚至还设想过用无人机来携带战术核弹,但是这种想法从未付诸实践过。在头几十年的实践当中,无人机表现出了反复无常的个性,总共坠毁了 441 架,大都是因为技术失败。
越南上空的 Lighting Bug
随着冷战不断加剧,侦察行动的胃口也变得越来越大,终于导致了超音速无人侦察机的研发。这些东西里面最神秘的,当属前苏联庞大的图波列夫图-123,一种改版的巡航导弹,上面布满了摄像机和电子嗅探器。这种系统特别昂贵,因为它没办法重用,每次出动后都要被丢弃。至今仍不知道这种飞机执行了什么样的侦察任务,但幸运的是它从未被侦测到过,因为如果有苏联巡航导弹入境的话,西方的预警雷达网几乎肯定可以识别其机身和飞行模式的。
30年 后,无人机已经变得无所不在。这要归功于以色列工程师 Abraham Karem 取得的进展。他发明了经久耐用的机体,这东西后来变成了令人生畏的捕食者无人机。升级版的无人机又正好满足了当时的美国以色列等国不断膨胀的需要,因为他们认为自己正在面临 “不对称” 入侵、尤其是恐怖袭击的威胁。在这种冲突当中,实时收集情报被认为跟坦克大炮这些武装一样的重要。与此同时,1970年 代作为军事技术研发出来的 GPS 使得无人机变得更加精确了。在德国拉姆斯泰因等美军基地卫星中继站的帮助下,无人机可以飞越半个地球。高清摄像机和新的通信情报技术也提高了无人机的能力,使得它们能够跟踪定位个人手机,甚至连断电和拿掉电池都能找得到。现在的军用无人机窃听从手机通话到电子邮件的一切东西,并执行 “猎杀” 行动。
在公众对远程控制无人机行动的伦理内涵进行质疑的时候,新的挑战又浮出了水面。随着技术的不断进步,无人机会变得越来越自主化。甚至连刺杀的决定都有可能授权给机器人,这被联合国特别报告员谴责为 “由算法决定生死”。如果无人机开发的终极成果是可以自主下达杀人命令的机器人无人机的话,本来为避免人员伤亡的无人机恐怕又会成为恶意的恐怖武器。看来技术永远都是把双刃剑,在解决一个问题的同时,往往会制造出更大的问题。无人机的未来会不会这样呢?
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延伸阅读:
无人机的未来
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