《潜艇的仿生之路》

导视：在浩瀚海洋深处，数亿年的进化，塑造了无数神奇的“军事科技”。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，当声呐模仿海豚看穿黑暗，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》带你见证茫茫深海中潜艇的仿生之路。

Xr演播室 主持人1：观众朋友们大家好！欢迎收看本期的《军事科技》，我是主持人蓝皓。在人类出现之前，深海就是地球上最残酷的竞技场。（画侧出现水体，水体按颜色深度分层）在这里，生存的法则只有两条：隐藏自己，发现敌人。而如今，深海依旧是地球上最后的黑暗边疆。在这里，潜伏着人类工程学的杰作，也是终极的刺杀兵器——潜艇。（水体中出现潜艇，鱼类游走）提到潜艇，想必大家都并不陌生。那么这样一头深海巨兽从诞生至今都借鉴了大自然中哪些动物的“绝招”呢？

从鹦鹉螺到“潜艇压载水舱系统”

二维动画解说1： 1776年9月7日，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”成功潜到英国海军战舰“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。但是，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。虽然“海龟号”没有成功取得战果，但他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”也得到了与现代潜艇相同的设计原理而获得世界上“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。

三维动画解说：“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2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。为了控制潜水艇的上浮以及下沉，船内设有压载水舱，用水泵控制水柜内的水。为应付紧急情况的发生，艇内装有一块90千克重的铁块，危机时刻只要抛掉铁块，潜艇就可以迅速上浮。”

专家： 潜艇通过向压载水舱注水，排水来改变自身重量，模仿的正是鹦鹉螺的浮控原理。

解说：让我们把目光投向鹦鹉螺的身上。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室潜水器。通过一个被称为串管的活组织，鹦鹉螺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潜，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，堪称自然界最古老、最经典的被动浮力控制系统。

三维动画解说：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，高压空气将海水强行排出，艇体重量减轻。从19世纪美国“霍兰”号潜艇的手动阀门，到现代核潜艇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。

鲨鱼皮肤与潜艇的外形设计

Xr主持人：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，无数海洋生物进化出了一套精妙的色彩伪装策略，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银白色。（画侧出现虎鲸）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。这套简单而高效的系统，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，极大地缩短了被天敌或猎物发现的距离。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。

专家：在二战时期，一些潜艇的指挥塔和上层建筑就被涂上了深灰色，以期在水面状态时降低被飞机发现的概率。今天，虽然潜艇绝大部分时间在水下活动，但隐蔽色原则依然被用于其涂装设计。现代潜艇通常采用一种黑色涂装。这不仅仅是为了美观，更是一种功能性设计。

解说：然而，在深海中，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。声音，是深海中传播最远、最难隐藏的信号。一丝多余的噪音，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、噪音高。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——前圆后尖的水滴型。1950年代，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，也更难被发现。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。

专家：从早期潜艇的船型艇体，到现代攻击核潜艇几乎统一的水滴形艇体，如美国“洛杉矶”级，其核心目的就是模仿这种生物流线。每一个突出物、每一个转角都被精心优化，只为让海水“感觉不到”潜艇的存在，从而实现更安静、更高效的航行。潜艇需要在声学上“隐形”，经常被使用手是“消音瓦”。

解说：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 形盾鳞，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——它能有效降低水流掠过艇体时产生的流噪声，让潜艇在深海中，变得更加安静，也更加致命。鲸类和海豚用数千万年的进化，找到了最安静的形态，而人类，只是照着这个形态，把潜艇重新造了一遍。

海豚声呐与潜艇综合声呐系统

Xr解说：海豚在浑浊的海水中能准确找到小鱼，还能分辨出哪条鱼更肥美，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，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，海豚通过下颌接收这些回声，就能在脑海中描绘出周围环境的立体图像。它们能听出藏在泥沙里的两条鱼哪条更肥，能判断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灵感，发明了声呐技术。

解说：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。粮食、燃料、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航舰上。在护航战例中，声呐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”，逐渐演变为一场围绕隐蔽与探测的技术对抗。而这一技术，正是来源于大自然中的生物声呐。

专家：声呐是一种利用声波在水中的传播和反射探测水下物体，如潜艇、水雷、冰山、暗礁等，并可用于导航和测距、定位的装备，现在已广泛装备水面舰艇、潜艇、反潜机，以及无人作战平台。虽然现在雷达、红外、激光等非声探测设备有了长足的进步，但由于海水特性和潜艇潜深等原因，声呐仍然是反潜战中对潜探测最重要的，不可替代的装备。而潜艇在水下航行时，由于电磁波和光在水中衰减很大，传播距离非常有限，对于潜艇来说水声信号是探测目标最有效的方法。

三维动画解说：这是一艘弗吉尼亚级攻击核潜艇。潜艇的艇艏，布置着大型声呐阵列。在早期批次上，它呈现为球形结构；在更新批次中，则演变为更加集成的阵面形式。无论外形如何变化，它始终承担着同一项任务——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。它们如同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，将潜艇的听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。艇艏声呐、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。

解说：如今，科学家仍在向海豚学习：新的声呐系统在模仿海豚快速构建图像的能力，智能算法在研究海豚处理声音的思维方式。当我们看到海豚在海洋中自由游弋时，其实是在见证一个活生生的声学奇迹——它的每一次鸣叫，都在为人类展示着更完美的水下探测技术。

乌贼墨汁与声学诱饵

Xr主持人：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。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”。这个深色轮廓能立即吸引并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。

解说：潜艇感知到来袭的声自导鱼雷或敌方主动声呐锁定时，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”。声学诱饵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音、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音。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”。

专家：1942 年，德军 U 型潜艇投放了一种叫 “Bold” 的声纳诱饵。它没有动力，只是释放大量气泡，在水中制造一个“虚假的潜艇回波”。简单，却足以让早期声呐迷失方向。很快，诱饵开始“动起来”。“Sieglinde” 登场。它能以几节航速自行移动，在水下拖出一条看似真实的航迹。这是诱饵第一次尝试模拟潜艇的“行为”，而不仅仅是形态。战争结束，但对抗没有停止。冷战时期，美国海军引入了 MOSS Mk70 移动潜艇模拟器。它被发射出艇后，会在水下独立航行，主动与被动同时工作，制造一个完整的“声学假目标”。在声呐画面中，它和真正的潜艇几乎没有区别。进入 70 年代，诱饵开始标准化、批量化。ADC Mk1，随后是 Mk2、Mk3 系列。这些一次性声学诱饵可以在预定深度悬停，持续发出模拟噪声，把来袭鱼雷从真正的潜艇身边“拉走”。它们不显眼，却成为冷战后期潜艇防御的常规配置。真正的转折，出现在智能化时代。新一代诱饵不再只是“发声”。它们开始计算、判断、机动。例如 Deceptor 自航式声学诱饵。它会主动离艇机动，改变航向和速度，在水下扮演一个“正在逃逸的潜艇”。面对多枚鱼雷，它可以分散、引导、拖延，为真正的潜艇争取生存窗口。而在水面与水下战场上，AN/SLQ-25 “Nixie” 系列拖曳诱饵，成为最广为人知的反鱼雷软杀伤系统之一。

解说：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。

Xr主持人：当深海的幽灵收起獠牙，当猎杀者的声呐归于沉寂，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，或许正随着某只深海生物的游弋，在黑暗中悄然酝酿。好了，本期《军事科技》到此结束，感谢您的观看。