昆蟲間諜

昆蟲間諜是美國軍方利用仿生學原理研製出的微型飛行器，用來刺探敵情、偵察地形以及拍攝照片。不止美國人對這種仿生微型飛行器有興趣，法國以及荷蘭都在進行此類研究。這些小型飛行器雖然都不像昆蟲或鳥類，但它們為更逼真的仿生飛行器鋪平了道路。

基本信息

• 中文學名：昆蟲間諜

簡介

美國國防部已投入數百萬美元，套用仿生學原理研發微型偵察飛行器。經過多年研發，鳥類和昆蟲間諜技術逐步成熟，它們能攜帶攝像機和錄音裝置，潛入偵查區域錄下視頻或音頻。研究人員希望，這些迷你飛行器既能在前線偵察敵情，也可飛進危險的地震災區或化學物質泄漏區域搜尋受困人員。

原理

蚊子偵察機

作為DARPA“混合微電子昆蟲”項目的一部分，美國康奈爾大學的研究人員已經成功改造了菸草天蛾。菸草天蛾的幼蟲變成蛹後被植入一個微電子感測器，蛹成熟後變成壽命相對較長的蛾子。菸草天蛾們體內的感測器就能控制其肌肉，實現遠程操縱菸草天蛾飛行。
昆蟲在飛行時，根據肌肉控制的方式可分為兩類：一種被稱為飛行肌肉同步控制，或直接飛行機制，即神經刺激與肌肉的收縮實現一對一匹配，如蜻蜓、蜉蝣等，這樣能進行精準的飛行控制；另一類為非同步飛行控制或間接飛行機制，即神經刺激間接控制肌肉收縮，神經元的輸出只控制飛行的開始、停止以及調整強度，也就是說，一次刺激能導致多次肌肉收縮。甲蟲、蠅類和蝴蝶等多數昆蟲都採用第二種飛行方式，因此科學家選擇後者進行研究。
被植入菸草天蛾體內的微電子感測器僅有56平方毫米大，重0.5克。其攜帶的電池能產生5伏特的電壓，刺激菸草天蛾的肌肉進行飛行。實驗表明，當菸草天蛾還是蛹時植入感測器效果最好。

種類

“黑寡婦”固定翼微型無人機

早在1996年，美國國防部高級研究項目局就同航空環境公司簽署了一份研製契約，進行製造微型無人機的可行性研究。該公司隨後製造出了“黑寡婦”固定翼微型無人機。這種無人機採用飛翼式布局，整體形狀為長方形，翼展15.2厘米，重量不到85克。該機前部裝有螺鏇槳，靠電池帶動電動機驅動。該機採用無線遙控方式，可連續飛行30分鐘，飛行半徑1.8公里，機上裝有一部攝像機和傳輸設備。

“納米蜂鳥”撲翼式無人機

“納米蜂鳥”體型雖小，但功能相當完備。

2011年，美國航空環境公司推出一款名為“納米蜂鳥”的撲翼式無人機，堪稱仿生機器人的典範之作。該無人機外形酷似蜂鳥，長僅16厘米，重量不及一個5號電池。“納米蜂鳥”無人機的翅膀像紙一樣纖薄，每秒鐘能拍打20-40次。通過改變翅膀的角度和形狀對飛行姿態進行調整，它在空中的盤鏇時間能超過11分鐘。這個小巧的“蜂鳥”身上安裝有微型攝像機和遙控裝置，可以從窗戶或其他小開口飛進飛出，可用於室內外偵察。它在空中十分穩定，即使在強風中也具有良好的操控性。

“納米蜻蜓”

此外，美國還研製出了一種“納米蜻蜓”。這種無人機翼展僅有5厘米，最高飛行速度為每秒15米，可以連續飛行15分鐘。機上安裝有電子元件、電池、攝像機、控制器等。

“黑色大黃蜂”納米無人直升機

美國的傳統盟友英國曾在阿富汗戰場上部署了一種名為“黑色大黃蜂”的納米無人直升機。該機長約10厘米，高約2.5厘米，重量僅有16克，航程約為800米，最大時速為每小時35公里，可連續飛行30分鐘。這種納米無人機安裝了微型攝像機，可以將拍攝到的畫面即時傳送到手持式控制終端。它可由軍人遙控飛行，也可以在輸入坐標後自行飛到目的地。

“烏鴉”小型無人機

號稱“烏鴉”的小型無人機僅重1.8公斤，手動投到空中後能傳回前方情報，“烏鴉”已被駐伊拉克和阿富汗美軍用於偵查路邊炸彈。

難關

飛行時間

由於納米無人機體形小巧，使其搭載的電池的體積和容量有限，導致其飛行時間和航程較短以及有效載荷較小。已面世的納米無人機的航程從幾百米到數公里不等，僅能執行戰術性的戰場偵察任務。未來使用燃料電池等下一代電池技術或利用機身天線接收地面傳送的微波能量的方式能夠擴展無人機的航程，但要成為真正的間諜無人機，還需要技術方面的突破。

保持航線

納米無人機體積小而速度低，機翼載荷很小，飛行更像小鳥和大昆蟲，幾乎不存在慣性，很容易受到不穩定氣流，如城市樓群中的陣風以及風雨的影響。在這種情況下如何保持其航線，並可執行操作人員的機動命令，是飛行控制方面的一大挑戰。

遠距離通信

此外，納米無人機要執行偵察或間諜任務，機上必須搭載各種偵察感測器，如電視攝像機、紅外、音響及生化探測器等。這些都必須是超輕重量的微型感測器，因而部件小型化是感測器技術發展的關鍵。一旦飛到空中，納米無人機需要保持它與操作人員之間的通信聯繫，而這種無人機的尺寸限制了無線電的頻率及通信距離，如何實現遠距離通信也成為納米無人機未來發展道路上的主要挑戰之一。