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美军打响新能源技术战 主攻核聚变与太阳能发电

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参考消息网11月5日报道 美国《国防》月刊2014年11月号刊登作者亚斯明·塔杰德写的一篇文章,题为《新能源技术可以为军队提供无穷无尽的能源》,全文编译如下:

美国国防部即使不是全球至少也是美国能源单一最大用户。这种依赖性每年使军方耗费在能源上的开销达数十亿美元,而军队不得不执行危险的运送任务。

专家们说,在未来战争中,国防部将缩短后勤保障的“尾巴”,在减少对化石燃料依赖性的同时,将需要开发再生能源的渠道,维持士兵装备以及武器系统与基地动力的运转。

打造全核动力舰队

华盛顿思想库美国安全研究所研究能源与气候的高级研究员安德鲁·霍兰说:“拿破仑说过,‘兵马未动,粮草先行’。的确,当今的情况是,兵马未动,石油先行。”

据负责作战能源规划与项目事务的助理国防部长办公室说,在2012年财年(这是迄今可获得的最近的数据)国防部各类作战行动中,液态能源消耗量为1.04亿桶,花费达164亿美元。

霍兰说,军方的所有动力来源都是石油。这种依赖性使武装部队成了昂贵石油的“油奴”,迫使它们不得不在危险的区域运输大量燃料。

他说,核聚变反应堆也许可以按需向军队提供足够能源,且方式更加安全、经济。

霍兰说,反应堆的工作原理是以氢为原料,将其加热到高温。随后氢发生融化,聚变为氦,释放出大量可转化为电力的能源。

他指出,不同于核裂变反应堆,聚变反应堆要安全得多。

他说:“不可能发生熔毁事故,不会有任何放射性物质残留。”他还说,聚变反应堆对亚太地区某处的一座孤立基地可能会很有用。

他说:“美国设在关岛的海军和海军陆战队基地都是以代价高昂的船运柴油燃料为动力的……如果可以用一个无需燃料的聚变发电站来维系基地运转,那么就可以节省大量金钱,并大大缩短了后勤保障设施的规模。”

他说,减少后勤保障的行动按需生产能源的能力在这一地区的潜在冲突中是至关重要的。

霍兰说:“在未来某些战争中,特别是在亚太地区,我们有潜在的对手……肯定会危及美军舰队后方较脆弱的非作战船只,从而迫使美军舰队进一步远离。”

他说,如果加大资金和技术投入,那么聚变反应堆有可能在15年后投入使用。他说,或许20至30年内,这样的反应堆甚至可以为整艘军舰提供动力。

用太阳能是大趋势

霍兰说,空基太阳能是军方另一个丰沛动力的潜在来源。地面太阳能发电站存在这样的问题,当没有太阳照射的时候,它们就无法收集能源。而空基太阳能就解决了这个难题。

其工作原理是通过发射运行在赤道上方约3.6万公里处的地球同步卫星,进而在太空部署大型的太阳能电池阵。

来自电池阵的能源随后可利用对准足球场大小的网状电场的射线发到地球。霍兰说,之后将由这些电场来收集能源。

军方可以在前置的作战基地或偏远的地方建立电场来收集能源,并将它就地转化为电力。

然而,费用将是巨大的,这些系统耗资将达到数万亿美元。

霍兰说:“我们现在就拥有建造这一切的技术。问题是费用,向太空发射这些东西的开销简直就是天文数字。”

官员们说,海军研究处正致力于减少能源的使用量,找到其他可替代的非石油能源来为设备提供动力。

海军研究处机动作战和反恐部门后勤项目负责人比利·肖特在电邮中说:“我们远没有解除对化石燃料的依赖,但是在降低需求方面有了长足的重要进步。”

他说:“目前我们正重点致力于减少我们对化石燃料的依赖,通过提高效率来减少能源需求量,并从可再生能源渠道中获取能源。这样既省钱,又救急,并可减少我们后勤保障链的规模,使我们得以回归远征的根本。”

肖特说,海军研究处正在探索途径,使海军陆战队未来某天可以通过便携设备实现自体发电。

肖特说:“通过背部的上下运动发电的背包和包上的太阳电池,将光能和机械能转化为电能,甚至还有从军靴每次踩踏地面获取能量的压电体,这些都能够增加士兵执行任务的可持续时间,并减少补给需求。”

海军研究处海战和武器部项目官斯科特·库姆说,海军研究处的另一项努力是“再生可持续远征电力计划”,旨在利用太阳能和能源贮藏技术将海军陆战队小型电力系统的燃料使用量缩减40%到60%。

目前计划中有两个发展项目。一是利用从太阳能集中器或炉子中收集到的热能来为斯特林发动机提供动力。库姆说,斯特林发动机可将热能转化成轴功率,再通过一个内置发电机转化为电力。

另一个项目涉及的则是使固体氧化物燃料电池(注:一种通过使一氧化碳等燃料氧化来发电的装置)与现有的商用太阳能电池实现一体化,从而构建一个混合系统。

库姆说,关键的设计审议工作将在2015年财年第一季度进行。

美国能源部高级能源研究计划署代理署长谢丽尔·马丁说,该署目前正致力于一项创新的燃料电池计划,该计划最终可以降低技术成本,给军方带来帮助。燃料电池是将一个燃料来源的化学能转化为电。(编译/郭明芳)

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资料图片:美军希望在太空建大型卫星,图左为构想图,右为其中一款设计。(图片源于网络)

【延伸阅读】美军拟用卫星在太空收集太阳能 传送回地球供电

美军希望在太空建大型卫星,图左为构想图,右为其中一款设计。

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中新网3月19日点 据香港《文汇报》19日报道,美国海军日前公布一项计划,称当局打算利用机器人在地球轨道砌出直径1公里的卫星,从太空收集太阳能转化成无线电波频,传送回地球作电力供应。

据悉,整个卫星比国际太空站大9倍,传回的能源足以满足军事设施甚至多个城市的电力需求。

美军已测试两款设计,其中一款利用两块方形板夹住所有电子零件,当铺上太阳能发电板的面板吸收阳光后,中间的零件会将能源转化成无线电波频,通过底板天线传回地球。机器人会在太空将多块方形板砌成巨型卫星,为地球供电。

另一款经过改良的设计,面板和底板摊开后呈“Z”形,令电池板吸收更多阳光但不会过热,性能比旧款好4倍有多。研究员正为此设计申请专利。

(2014-03-19 11:06:00)

【延伸阅读】美军机器狗亮相环太军演 克服崎岖地形送补给

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谷歌机器狗被称为“库丘”

环太平洋演习:谷歌“机器狗”首次战场实测

外号“大狗”的谷歌机器人正在夏威夷接受测试,第一次与海军陆战队的士兵共同行动。机器狗被称之为“库丘”,官方名称为“步兵班组支援系统”(简称LS3),历时5年时间研制。 这款四腿自治机器人可以在崎岖地带行走和奔跑,像军犬一样跟在一名士兵后面,同时携带400磅(约合181公斤)装备和武器。“库丘”由波士顿动力学工程公司研制,这家公司已经被谷歌收购。

“库丘”是一个机器人骡子,能够在携带大量装备情况下应对崎岖地形,与海军陆战队员一同行动。通过编程,这款机器人能够听从操作人员的指令,探测大型障碍并及时避让。

海军陆战队员利用“库丘”执行再补给任务,为训练区周边的排运送补给。“库丘”能够应对全地形车无法应对的复杂崎岖地形,为士兵送去水。它的性能让人感到吃惊。“我原以为它会跌跌撞撞,经常会摔倒在地,但事实证明它非常稳定,能够应对复杂地形。”印度连的胡伯斯·杜尔特和LS3操作员表示,这个机器骡子就像是他的宠物狗。杜尔特说LS3易于控制,使用控制器对其进行控制时就像在玩《使命的召唤》。

波士顿动力学工程公司承包商本·史毕斯表示,将LS3交到年轻的海军陆战队士兵手上接受测试对这一项目的研发至关重要。

测试中,70%到80%的地形它都能穿过。它摔倒过几次,但基本上都能自己站起来。即使不能自己站起来,将它扶起来也不是什么难事,只需要一个人就可以了。

操作人员可以使用一个便携式控制器操控“库丘”,告诉它与他们保持多远距离

作为2014环太平洋演习的一部分,LS3参加了先进作战实验,测试工作由海军陆战队作战实验室监督。演习中,LS3充当一个后勤保障工具,而不是一个战术工具,原因在于它移动时发出很大声响,在穿过确定地形时会遇到麻烦。(孝文)

(2014-07-25 11:03:00)

【延伸阅读】美国海军计划研发新一代油料补给舰

中新网9月3日电 据中国国防科技信息网消息,美国海军后勤保障官员近日表示,海军正在筹划在2020年开始服役新一代油料补给舰以补充正在不断老化的补给舰船力量。

补给类舰船项目经理弗兰克•麦卡特尼表示,被称之为“TAO-X”的新油料补给舰将采用基于现有成熟商业技术方案的新设计。油料补给舰为航母战斗群中航母、驱逐舰、护卫舰、辅助船、飞机等提供燃料,当然两栖战斗群也不例外,它们的工作是为舰

船进行海上加油以不中断舰队执行使命。当燃煤舰船出现的时候,油料补给舰就成为了海军的一部分。

为了探索各种设计的可能性并研究最能够提高舰船性能、燃油效率和集成技术的方法,海军授出了三份6-10个月价值170万美元的行业研究合同,对象分别是通用动力国家钢铁和造船公司、亨廷顿•英格尔斯、VT•沃特海事集团。而后将发出正式需求建议书和全面开工建造工作,计划采购17艘新油料补给舰的首舰将于2016年开始建造。

海军的想法是依据一定的灵活性定制更多的研究,这三家合同商提供专业的行业意见和贸易研究,合同内容还包括舰船集成化和惰性气体系统成本控制以及潜在的其他研究分析。

下一代油料补给舰更多技术细节包括:将重点针对环境无害化优化舰船发动机、采用双层船壳、船体外壳防腐涂层、舰载电力系统,而今后也有可能朝着电力推进、全新通风系统等方向努力。关于加油系统工作方式,研究团队正在探索电子控制舰船授油连接,将现在的液压控制替换成电子控制以提高效率。

海军官员表示目前的采购计划是预计在2020年交付共17艘新油料补给舰,该级舰将能装在至多187,000桶燃料,包括舰载飞机编队和如驱逐舰和两栖战舰等所需所有燃料,它也将是航母打击群和两栖战备群的固定配置。

(2013-09-03 09:40:00)

【延伸阅读】美刊:美国海军陆战队奋力与海上补给线作斗争

参考消息网3月7日报道 美国《国防》月刊3月号刊登题为《海军陆战队奋力与海上补给线作斗争》一文,作者丹·帕森斯指出,在过去打内陆战的10年里,美国海军陆战队患上了一种领导人称之为“后勤偏执”的疾病。

文章称,与二战期间和朝鲜战争时的大规模登陆战不同,现代的舰对岸登陆战依靠小部队涉水上岸,然后从军舰上获取补给和弹药。海军陆战队是为执行舰对岸登陆行动而建立的,但是这支部队的大部分人员,包括领导人,对“从舰船到目的地”毫无经验。在这一场景中,补给、指挥和控制都是在海上进行的。

美国海军陆战队作战实验室负责试验工作的文森特·古尔丁说:“我们看到,陆战队员背着130磅的食物、水、电池和弹药上岸,因为他们基本上不相信通过海上后勤来为他们提供源源不断的补给。”他说:“我们必须说服指挥官,他们的陆战队员只需带上供一天使用的补给上岸,然后海上后勤系统会照顾他们。”

文章称,美国海军陆战队从2010年开始进行了一系列演习来检验远征能力。在一场演习中,海军陆战队尝试着让一个由大约285名陆战队员组成的战斗登陆队在夏威夷的一座小岛上登陆,然后向其提供源源不断的补给。这场演习是作战实验室开展的数个“有限目标试验”中的一个,并与国际“环太平洋”军事演习联合举行。古尔丁说:“这是我们首次专门试验从海上向分布式战场进攻。战斗部队登陆后,我们的航空部队就马不停蹄地为他们提供源源不断的补给。”

在“环太平洋”军事演习期间,陆战队员消耗了大量水。他们没有找水,而是从空中获得再补给。最后证明这种做法是成功的,但也存在问题。这场演习证明,海军陆战队对他们被困岸上、无法获得再补给的凭空猜测是没有理由的。实际上,V—22“鱼鹰”运输机运送了太多的食物和水,以致这些陆战队员为补给太多所累。

古尔丁说:“我们给他们的补给超过了他们的携带能力,所以我们让他们无法行动。我们认识到,我们要做的是弄清如何从海上基地支持一支机动灵活的部队,同时在部队登陆后不影响其机动性。在向他们提供什么补给上,我们必须更加精确。”

2012年在东海岸举行“2012大胆美洲鳄”大规模两栖军演期间,海军陆战队特种部队的一支小分队被从一艘两栖攻击舰空运至165英里外的内陆。此番插入不是为了实施突袭,而是进行一场从空中获得再补给的持久地面行动。陆战队员再次为补给所拖累。这证明了什么是战斗部队要携带的,什么是要寻找的,什么是要通过空中补给的,这之间存在脆弱的平衡。

美国作战实验室后勤部负责人乔治·斯威特兰少校说,海军陆战队的工程技术人员在改善通讯方面取得了进展,因为通讯是舰对岸后勤取得成功的一个重要促成因素。文章称,通讯和指挥控制系统是“2012大胆美洲鳄”军演的一大焦点。斯威特兰说,引入新系统需要大幅提高舰船和岸上战斗部队之间的带宽。在演习期间,通过在舰船上安装战术无线电设备和新的传输系统,许多问题得到了纠正。

利用一些软件,比如宾夕法尼亚州立大学的工程技术人员研发的快速需求申请软件,就可以通过一台计算机终端申请特定的补给。申请随后传回一艘补给舰,补给经特殊包装后空运至岸上。海军陆战队还在试验把补给和弹药预先放置在海军的辅助货船上。这是一种漂浮的补给站。

此外,在子弹横飞的实际进攻行动中,不仅要把人员和物资运到陆地上,还要把伤员转移到后方等待的船上进行救治。海军陆战队领导人希望有一种能放在“鱼鹰”运输机中的运送物资和伤员的车辆。工程技术人员也在研发能把生命体征和医疗数据传回正严阵以待的医护人员的系统。斯威特兰说:“我们目前有一种设备,医护兵可以马上将其绑到伤员身上。这使后方舰上的外科医生在伤员运抵前就能确切知道伤员的情况。”

文章指出,陆战队员努力恢复他们作为远征军战士的角色。他们的专长是从海上开展分布式行动。古尔丁说,这种战争以3个支柱为基础。后勤是一个支柱,其他两个是通讯——后勤严重依赖通讯——和火力。(编译/王海昉)

(2013-03-07 18:15:00)

(原标题:美军打响新能源技术战 主攻核聚变与太阳能发电)

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